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基于介质集成悬置线的定向耦合器和孔径耦合天线设计

基于介质集成悬置线的定向耦合器和孔径耦合天线设计

引用

作者：牟成林四川大学

学位级别：硕士

近年来,现代通信和卫星导航等领域发展迅速,对微波毫米波电路和天线的性能提出越来越高的要求。传输线是微波电路设计的基础,也是影响微波电路和天线性能的主要因素之一。选择和设计性能优良的传输线结构是微波电路和天线设计的重点。... 详细信息

近年来,现代通信和卫星导航等领域发展迅速,对微波毫米波电路和天线的性能提出越来越高的要求。传输线是微波电路设计的基础,也是影响微波电路和天线性能的主要因素之一。选择和设计性能优良的传输线结构是微波电路和天线设计的重点。传统的微带线等平面传输线由于电磁波主要在介质层中传播,损耗大、色散高、电磁屏蔽性能差,无法满足微波电路高性能的要求。新型介质集成悬置线(Substrate Integrated Suspended Line,SISL)基于传统波导悬置带状线发展而来,采用多层板结构,具有悬置带状线品质因数高、相对介电常数低、电磁屏蔽性能好等优点,同时克服了悬置带状线成本高、质量大的缺点,并具有自封装等优势。基于介质集成悬置线的结构特点和性能优势,本文设计了两款S波段分支线定向耦合器和一款C波段孔径耦合天线。主要研究内容如下:1、提出两种过渡结构,分别是共面波导和同轴到介质集成悬置线的馈电结构,解决了介质集成悬置线存在的馈电问题,发挥了集成化设计优势。首先是利用多层板结构优势,改变金属地所在平面,设计了共面波导到介质集成悬置线的馈电结构;其次设计了一种同轴接头到介质集成悬置线的馈电结构,利用金属通孔和半金属通孔解决过渡结构处的不连续和缝隙问题。在DC-10 GHz频率范围内,回波损耗大于15 d B,插入损耗小于0.5 d B。2、提出一种基于介质集成悬置线的方同轴结构,进一步减小传输线的损耗。将传输介质基板双面覆铜,引入金属通孔,挖空多余介质,形成同轴结构的内芯,保留小部分介质基板用作内芯的支撑,与传统介质集成悬置线结构相比具有更小的功率损耗。在DC-10 GHz频率范围内,回波损耗大于20 d B,插入损耗小于0.5 d B。3、采用奇偶模方法对分支线定向耦合器进行电路结构分析,并利用同轴馈电的方式设计基于SISL的分支线定向耦合器,与微带结构相比,采用介质集成悬置线设计的分支线定向耦合器功率损耗显著降低。在2.3 GHz-2.6 GHz频带内,回波损耗和隔离度均优于20 d B,|S|=-3.12 d B±0.18 d B,|S|=-3.39 d B±0.15 d B,输出端口相位差保持在90°±1°。4、提出一款加载短路支节的悬置线方同轴分支线定向耦合器,基于等效导纳匹配理论,在分支线定向耦合器端口处引入短路支节,增加方同轴内芯的支撑结构,扩展定向耦合器工作带宽。在2.09 GHz-2.74 GHz频带内,回波损耗和隔离度均优于15 d B,|S|=-3.31 d B±0.57 d B,|S|=-3.59 d B±0.29 d B,输出端口相位差保持在90°±1°,绝对带宽达到650 MHz,与未加匹配支节的耦合器相比,带宽增加了350 MHz。5、提出一款基于介质集成悬置线的C波段孔径耦合天线,合理利用介质基板和金属层设计输入馈线、耦合缝隙和辐射贴片,天线具有损耗小、功率容量大、电磁屏蔽性能好、自封装的特点。5.72 GHz-5.9 GHz频带内,天线回波损耗大于10 d B,在工作频率为5.8 GHz时,最大辐射方向上的增益为6.7 d Bi。以该天线为阵元设计2×2天线阵列,在工作频率为5.74 GHz-5.9 GHz频带内,回波损耗大于10 d B,在5.8 GHz时,最大辐射方向上的增益为13.2 dBi。

关键词：介质集成悬置线过渡结构同轴线定向耦合器孔径耦合天线

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一种基于介质集成悬置线的C波段孔径耦合天线阵列设计

一种基于介质集成悬置线的C波段孔径耦合天线阵列设计

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2021年全国天线年会

作者：牟成林王玲刘长军四川大学电子信息学院

本文提出了一种基于介质集成悬置线(SISL)的孔径耦合天线单元,利用介质集成悬置线的多层板结构优势设计输入馈线和孔径耦合馈电,天线具有损耗小、功率容量大、电磁屏蔽性能好、自封装的特点。基于该天线单元,采用一分四馈电功分网络,设... 详细信息

本文提出了一种基于介质集成悬置线(SISL)的孔径耦合天线单元,利用介质集成悬置线的多层板结构优势设计输入馈线和孔径耦合馈电,天线具有损耗小、功率容量大、电磁屏蔽性能好、自封装的特点。基于该天线单元,采用一分四馈电功分网络,设计并加工一种2×2天线阵列,实测工作频带为5.74～5.9 GHz,在工作频率为5.8 GHz时,最大辐射方向上增益为13.2 dBi。

关键词：介质集成悬置线孔径耦合天线天线阵列自封装

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低副瓣孔径耦合阵列天线设计

低副瓣孔径耦合阵列天线设计

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2011年全国天线年会

作者：张帅龚书喜龚琦西安电子科技大学天线与微波技术国家重点实验室

本文首先提出了一种基于子阵思想的阵列天线方向图计算方法,在保证计算精度的前提下大大地降低了计算量。进而将该计算方法与遗传算法相结合来快速而精确地综合阵列天线的方向图。文中利用该综合方法,通过优化各单元的馈电幅度,设计了一... 详细信息

本文首先提出了一种基于子阵思想的阵列天线方向图计算方法,在保证计算精度的前提下大大地降低了计算量。进而将该计算方法与遗传算法相结合来快速而精确地综合阵列天线的方向图。文中利用该综合方法,通过优化各单元的馈电幅度,设计了一副16元低副瓣孔径耦合直线阵列天线。综合结果与仿真结果吻合良好。

关键词：孔径耦合天线阵列天线方向图综合有源单元方向图遗传算法副瓣抑制

来源： cnki会议评论

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