基片集成波導(dǎo)和超材料在天線中的應(yīng)用研究.pdf

1、現(xiàn)代無線電系統(tǒng)的飛速發(fā)展促使天線系統(tǒng)朝著高性能、小型化、輕量化、低成本、易于集成和多功能的方向發(fā)展。新形勢下，機遇與挑戰(zhàn)并存，這在客觀上要求天線研究領(lǐng)域不斷地引入一些新的設(shè)計理念與技術(shù)。
　　基片集成波導(dǎo)(Substrate IntegratedWaveguide, SIW)技術(shù)和超材料(Metamaterial)都是電磁界近些年來新興的研究熱點。本文正是致力于SIW和Metamaterial在天線設(shè)計中的應(yīng)用研究，在深入分析當(dāng)今

2、SIW和Metamaterial理論和天線技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，對高性能SIW縫隙陣列、復(fù)合左右手(CompositeRightand LeftHanded, CRLH)波導(dǎo)非等距縫隙陣列、零折射率天線罩和高阻抗傳輸線的設(shè)計方法與應(yīng)用進行了一系列研究。本文主要內(nèi)容和結(jié)論概括如下：
　　1.大型SIW縫隙陣列天線的設(shè)計與優(yōu)化方法研究
　　在設(shè)計大型、高增益、窄波束、低副瓣的SIW縫隙陣列線或面陣時，往往會遇到工作帶寬太窄、成品率較

3、低、設(shè)計周期較長，有時甚至無法實現(xiàn)的問題（尤其是在高頻段）。針對這些問題，提出了基于改進的Elliott方程，綜合利用Hfss、CST和MATLAB軟件的SIW寬邊縱縫陣列天線的高效設(shè)計與優(yōu)化方法，并提出了陣列稀疏化的設(shè)計方法，稀疏化方法可以簡化設(shè)計、展寬帶寬、降低加工工藝要求等。
　　2.高性能小型SIW縫隙陣列天線的設(shè)計
　　在天線小型化設(shè)計中，后瓣抑制一直是設(shè)計工作的重難點之一。針對這一問題，本文以高前后比小型SIW縫

4、隙陣列天線為研究對象，提出了一種通用的平面雙模扼流介質(zhì)襯底，它通過抑制平面天線表面波的邊緣繞射，減小天線的后瓣，以及更有效地控制副瓣電平。
　　3.基于SIW的高性能緊湊型車載雷達天線的設(shè)計
　　針對24 GHz車載雷達天線具有增益高、窄波束、低副瓣、工作頻率高和結(jié)構(gòu)緊湊的特點，本文采用了多層垂直耦合的饋電網(wǎng)絡(luò)和稀疏的縫隙輻射陣列。同時，因口徑尺寸受限，而為進一步提高陣列的方向性，并降低縫隙單元外部耦合，本文提出了加載開縫金

5、屬壁或Meta零折射率天線罩等十分具有針對性的設(shè)計方法，最終實現(xiàn)了既定的設(shè)計目標。
　　4.基于CRLH波導(dǎo)的非等距縫隙陣列的研究
　　根據(jù)CRLH傳輸線的無線波長特性，提出了一種基于CRLH波導(dǎo)的非等距縫隙陣列。CRLH波導(dǎo)的無線波長特性確保了任意位置的開縫單元都能實現(xiàn)同相激勵，為非等陣的實現(xiàn)提供了宿主傳輸線。通過對非等距陣的綜合、仿真和實驗研究，驗證了此類縫隙陣列的合理性。
　　5.基于Metamaterial的電