论文部分内容阅读
天线作为无线通信系统中接收和发送信息的重要工具,在无线通信系统中起着重要的作用。在汽车防撞雷达,卫星探测,微波毫米波成像系统等需要波束扫描天线的实际应用场合,漏波天线因为低剖面,体积小,重量轻以及具备频率扫描特性等优点,尤其适用于大部分应用场景,是使用非常广泛的频扫天线。在无线通信发展日新月异的今天,人们对于天线有着更细致的性能需求,以往的天线设计已经不能满足在迅猛发展中的现代通信系统,高扫描率漏波天线的设计是新时代对漏波天线领域提出的新挑战。本文回顾了漏波天线的漏波辐射机制和频率扫描原理,从理论上分析群时延的提高对漏波天线扫描率的影响。在周期性微带漏波天线的设计中,分析了开放式阻带现象并且对提出了用并联短截线和串联四分之一波长阻抗变换器等方法用以消除开放式阻带对天线辐射特性造成的影响。并对天线进行优化和改进。为了提高天线的群时延响应,本文设计了两种群时延结构——C-型耦合延时线和互补开槽微带线,这两种结构在工作带宽内都具有全通滤波性质,并且可以在保持平坦的幅度响应的前提下,实现群时延峰值的调节以及对应谐振频率点。最后,本文基于前面设计的周期性微带漏波天线和群时延结构,提出了两种新型的高扫描率漏波天线,并利用电磁仿真软件对天线进行仿真测试和验证。基于C-型耦合延时线的高扫描率天线工作带宽是5.1GHz到5.5GHz内,其反射系数S1 1和传输系数S21均在-10dB以下,对应的波束扫描角度范围从16°-42°,总扫描角为26°,扫描率为65°/GHz,相对于传统SFP天线的扫描率提升了62.5%,基于互补开槽微带线的全对称漏波天线工作在4.4GHz到5.2GHz,扫描角度范围为40°-36°,总扫描角度为76°,扫描率为95°/GHz,扫描率相对提升了32.6%,天线可实现前后象限扫描。两种天线都实现高扫描率的频率扫描。