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高扫描率双波束漏波天线设计研究

高扫描率双波束漏波天线设计研究

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作者：彭臻华东师范大学

学位级别：硕士

随着信息技术的快速发展,无线通信技术已成为国防、工业和医疗等各个领域的重要技术,天线作为无线通信系统中收发信号的主要装置,对整个系统的性能起着至关重要的作用。平面漏波天线具有高定向性、低成本、低剖面、馈电简单以及波束角... 详细信息

随着信息技术的快速发展,无线通信技术已成为国防、工业和医疗等各个领域的重要技术,天线作为无线通信系统中收发信号的主要装置,对整个系统的性能起着至关重要的作用。平面漏波天线具有高定向性、低成本、低剖面、馈电简单以及波束角度随着频率扫描等优势,因此在雷达探测、卫星导航和无线移动通信等领域得到了广泛的应用。为适应无线通信频谱资源紧张、多目标探测和跟踪的工程需求,本文提出了具有高扫描率特性的周期性漏波天线和非对称型双波束漏波天线,论文的主要研究内容如下。1.设计了一款工作在X波段的高扫描率单波束漏波天线。通过在半模基片集成波导（half-mode substrate integrated waveguide,HMSIW）磁壁印刷金属枝节形成具有低群速度色散特性的表面等离子体激元（surface plasmon polaritons,SPP）单元。并结合正弦调制电抗表面（sinusoidally modulated reactance surface,SMRS）原理,将SPP单元色散曲线中呈现低群速度的部分激发为高次谐波的快波模式,实现了高扫描率的漏波天线。通过引入金属通孔与优化枝节进行阻抗匹配,抑制了漏波天线的阻带（open stopband）效应。测试结果表明,在9.25-10.25 GHz的工作带宽内,天线能实现从-54°到+54°连续的波束扫描,扫描率达到10.5,并且最高增益达到了11.56 d Bi。2.提出了一款工作在X波段的高扫描率非对称型双波束漏波天线。基于一种具有慢波色散特性的刻槽HMSIW-SPP单元,采用正弦调制电抗叠加表面（sinusoidally modulated reactance superimposing surface,SMRSS）技术,将两个不同调制周期的表面电抗进行叠加,实现了高扫描率的非对称双波束辐射。在天线的下表面金属层刻蚀了周期调制的槽缝,并与上表面金属层槽缝错位实现了非对称结构,抑制了天线的阻带效应。测试结果表明,在8.65-9.5 GHz的工作带宽内,天线辐射的两个波束能分别实现从-65°～-2°和-6°～+51°的扫描范围。将双波束的扫描率定义为每个波束扫描率之和,该天线达到了12.9的高扫描率。

关键词：漏波天线正弦调制电抗表面高扫描率非对称双波束

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