基片集成波導(dǎo)技術(shù)在陣列天線饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用.pdf

1、隨著微波技術(shù)的不斷發(fā)展，作為雷達(dá)以及通信系統(tǒng)的關(guān)鍵部分之一的天線，一直是研究人員重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象，而在陣列天線的設(shè)計(jì)中，功率分配器（下面簡(jiǎn)稱功分器）的功率與相位平衡度決定所對(duì)應(yīng)天線能量的多寡，進(jìn)而影響天線增益。一方面，功分器的幅度平衡度比對(duì)陣列天線各單元輻射能量有較大的影響，最終改變天線方向圖的形狀;另一方面功分器相位平衡度的參數(shù)則對(duì)其對(duì)應(yīng)的陣列天線各個(gè)輻射單元電流的分布產(chǎn)生影響。因此功分器設(shè)計(jì)是天線饋電網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)不可忽視的重要環(huán)節(jié)，然而

2、現(xiàn)有功分器大多水平方向尺寸較大，一定程度上制約了雷達(dá)以及通信系統(tǒng)的小型化。
　　基片集成波導(dǎo)(Substrate Integrated Waveguide，簡(jiǎn)稱SIW)作為一種微波毫米波傳輸結(jié)構(gòu)，不僅平面集成性和品質(zhì)因數(shù)高、加工復(fù)雜度低，而且體積較小，受到了廣泛的關(guān)注。因此，SIW陣列天線及其相應(yīng)的饋電網(wǎng)絡(luò)具有較明顯的優(yōu)勢(shì)。
　　將功分器進(jìn)行多層設(shè)計(jì)，并應(yīng)用于相應(yīng)的天線以減少其水平方向尺寸，有關(guān)報(bào)道甚少。本文設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)于天線

3、的多層功分器，明顯減少了其水平方向尺寸。
　　本文工作主要包含以下幾個(gè)方面:
　　(1)對(duì)SIW與微帶線間的過渡結(jié)構(gòu)（阻抗匹配段）進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)。首先設(shè)計(jì)了一個(gè)以Roggers5880為板材的基于SIW的十六路等功率功分器。在材質(zhì)設(shè)為無(wú)耗狀態(tài)下對(duì)其進(jìn)行仿真與優(yōu)化，使其在33.5GHz至35GHz通帶內(nèi)S11小于-15dB，帶內(nèi)各端口損耗小于0.4dB，其各端口的S參數(shù)曲線吻合良好，且各級(jí)功分均為幾何對(duì)稱結(jié)構(gòu)，各端口同相輸出

4、。然后在十六路功分器的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一個(gè)三十二路功分器，其在S11小于-15dB的通帶內(nèi)的帶寬為1GHz，帶寬內(nèi)各端口輸出損耗小于0.5dB。其結(jié)構(gòu)可以用于天線的饋電。
　　(2)對(duì)于SIW層間饋電結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。針對(duì)于8×4的縫隙陣列天線，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于SIW的一分八雙層等功率功分器，接著在其基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)基于SIW的三層十六路等功率功分器。對(duì)其進(jìn)行仿真，其在34.5GHz至35.5GHz回波損耗小于-15dB，帶寬內(nèi)各端口的

5、能量損耗在1.2dB以內(nèi)，各輸出端口輸出S參數(shù)曲線基本一致，且由于其完全的幾何逐級(jí)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，各端口同向輸出。本文設(shè)計(jì)的雙層八路等功率功分器與三層十六路等功率功分器較傳統(tǒng)逐級(jí)等功率單層饋電網(wǎng)絡(luò)在水平方向尺寸上有明顯優(yōu)勢(shì)。
　　(3)設(shè)計(jì)了一個(gè)對(duì)應(yīng)于本文所設(shè)計(jì)的八路雙層功分器的8×4的SIW縫隙陣列天線，其加上饋電網(wǎng)絡(luò)，總體尺寸為50.8mm×30.4mm×0.52mm，與單層饋電結(jié)構(gòu)相比，優(yōu)勢(shì)較為明顯，從而驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的應(yīng)用于相應(yīng)