基于多層技術(shù)的毫米波喇叭天線及其陣列研究.pdf

1、毫米波由于其波長(zhǎng)短、頻帶寬、多普勒效應(yīng)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),在雷達(dá)、無(wú)線通信等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。本文以毫米波測(cè)速雷達(dá)為應(yīng)用背景,對(duì)其中的收發(fā)天線陣列展開研究。所設(shè)計(jì)的天線采用多層技術(shù),分別為 LTCC技術(shù)和多層PCB技術(shù),通過充分利用其三維結(jié)構(gòu)特性,最終完成了小型化、高性能的毫米波陣列天線設(shè)計(jì)。主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　首先,采用 LTCC工藝完成了高增益天線單元的設(shè)計(jì)。由于在毫米波頻段,介質(zhì)損耗較大,會(huì)降低天線增益,因

2、此本文采用損耗較低的喇叭天線作為天線單元形式,并且充分利用LTCC的多層結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了高增益的LTCC喇叭天線單元,并分別采用微帶線和帶狀線為該喇叭天線饋電,完成最優(yōu)饋電方式設(shè)計(jì)。
　　其次,基于不規(guī)則平面陣列的理論設(shè)計(jì)出高增益、低副瓣的陣列天線。由于雷達(dá)天線具有高增益、低旁瓣等特性,單個(gè)天線難以實(shí)現(xiàn)。而等幅激勵(lì)的均勻陣列,旁瓣電平大約為-13.5dB,也不滿足實(shí)際的應(yīng)用要求。本文基于不規(guī)則陣列理論,提出心形陣列結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可提高陣

3、列的方向性系數(shù),實(shí)現(xiàn)陣列的高增益、低旁瓣特性,并且所占口徑遠(yuǎn)小于同等性能的常規(guī)平面陣列。該部分研究成果已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利。
　　第三,完成了陣列饋電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。高效率的饋電網(wǎng)絡(luò)是陣列天線的設(shè)計(jì)難點(diǎn)之一。本文采用基于帶線的多路耦合與功分結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了高效率的饋電網(wǎng)絡(luò)。最終設(shè)計(jì)的LTCC心形陣列天線性能優(yōu)良,尺寸為24×21×1.6mm3,相對(duì)駐波帶寬約為22％,中心頻率30GHz處,增益達(dá)到14.5dBi,旁瓣電平-22dB以下,波束