77GHz微带阵列天线研究与设计

作     者：李文超 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：彭树生;李亚波

授予年度：2019年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：车载雷达 77GHz 微带天线 阵列天线 低副瓣 相控阵 

摘      要：近年来,由于汽车数量的迅速增加,交通事故变得越来越频发。毫米波雷达具有成本低,全天候工作的特点,受到了众多厂家的青睐。本文研究了适用于车载雷达领域的77GHz微带阵列天线,分别设计了短距离雷达阵列天线、长距离雷达阵列天线与相控雷达阵列天线。首先介绍了微带天线基本知识与分析方法,分析了阵列天线的原理,为下文的天线设计提供了理论基础。其次,研究了切比雪夫阵列综合法,并设计1×8与1×12小型线阵作为收发天线。仿真结果表明:接收天线增益为15.3dB,副瓣电平低于-24dB,S=-25dB,S-10dB的带宽为1.4GHz;发射天线增益为17.1dB,副瓣电平低于-24dB,S=-31dB,S-10dB的带宽为1.4GHz。后续对天线进行布板与测试,分析测试结果偏差原因,并改进了设计,改进后的发射天线增益为14.5dB,副瓣电平小于-20dB,满足设计要求。然后,研究了适合大型阵列的泰勒综合法,并提出了一种通过在各个输出端口加载阻抗变换器来实现任意功分比的新型功分器。完成了10×16、2×16微带阵列天线与6×17微带梳型阵列天线的设计。仿真结果表明:10×16阵列增益为26.2dB,副瓣平低于-20dB,S=-19dB,S-10dB的带宽为1.4GHz;2×16阵列增益为19.6dB,副瓣电平低于-20dB,S=-23.6dB,S-10dB的带宽为1.5GHz;6×17梳型阵列增益为22.9dB,副瓣电平低于-20dB,S=-21.3dB,S-10dB的带宽为1.4GHz。后续对10×16阵列进行测试,增益为21.7dB,副瓣电平小于-20dB,满足设计要求最后研究了低副瓣相控阵天线原理,以1×4线阵作为单元,在满足栅瓣抑制的前提下,按照H面排列组成相控阵,实现了在±50o的波束扫描范围内,增益不低于18dB,副瓣电平低于-15dB。