【摘 要】
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毫米波探测技术的不断发展对毫米波天线提出了越来越高的要求,为确保毫米波探测系统的正常工作,通常需要天线具有高增益、宽带的特点,同时毫米波波段电磁泄露的问题也不容忽视。为此,本文研究了基片集成间隙波导（SIGW）这种新型馈电结构以解决电磁泄露的问题,结合Fabry-Perot谐振腔天线以提高天线增益,并采用“沙漏”型缝隙来替代传统矩形缝隙进行耦合馈电,以拓展天线的带宽。同时,针对传统Fabry-Pe
【机 构】
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中国电子科技集团公司电子科学研究院
【出 处】
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中国电子科技集团公司电子科学研究院
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毫米波探测技术的不断发展对毫米波天线提出了越来越高的要求,为确保毫米波探测系统的正常工作,通常需要天线具有高增益、宽带的特点,同时毫米波波段电磁泄露的问题也不容忽视。为此,本文研究了基片集成间隙波导（SIGW）这种新型馈电结构以解决电磁泄露的问题,结合Fabry-Perot谐振腔天线以提高天线增益,并采用“沙漏”型缝隙来替代传统矩形缝隙进行耦合馈电,以拓展天线的带宽。同时,针对传统Fabry-Perot谐振腔天线的带宽较窄的问题,采用了新型的、具有正反射相位梯度的频率选择性表面（FSS）作为部分反射覆层（PRS）,有效改善了谐振腔天线的窄带特性。以此为基础,将SIGW与宽带特性的Fabry-Perot谐振腔天线创新性的结合起来,设计了基于SIGW的Fabry-Perot谐振腔天线,并就天线口径效率的提升做出了相关研究,本文的主要工作如下:1.基于SIGW结构,设计了一种基于SIGW的“沙漏”型缝隙耦合贴片天线,将SIGW与缝隙耦合贴片天线结合起来,利用SIGW对“沙漏”型缝隙进行耦合馈电,有效拓展了天线带宽。并对缝隙结构的各参数展开了分析讨论,仿真结果显示,天线阻抗带宽为25.7%（31.7GHz-40.7GHz）,工作频段内增益维持在7dBi左右。所提出的天线具有宽带、小型化的特性。2.以前述天线为馈源天线,设计了一种基于SIGW的Fabry-Perot谐振腔天线,研究了具有正反射相位梯度的FSS,并将其加载到馈源天线上,形成的基于SIGW的Fabry-Perot谐振腔天线因此具备了高增益、大带宽、高效率的特点,仿真结果显示,天线的阻抗带宽为29.4%（31.7GHz-42GHz）,3dB增益带宽为28.6%（31.8GHz-41.8GHz）,峰值增益达到14.2dBi（f=38GHz时）,在工作频带内,该天线增益曲线比较平坦,验证了该天线大带宽、高增益的特性,最后对天线实物进行了加工制造,经过测试,验证了该天线的优异性能。3.提出了一种高口径效率的Fabry-Perot谐振腔天线,对非均匀的FSS设计展开了研究,并提出了一种非均匀的FSS设计,能够改善天线辐射口径处的电场的非均匀分布,从而提升天线的增益和口径效率,且仍能保持较大的带宽,以此为基础设计的Fabry-Perot谐振腔天线具有较高的口径效率,仿真结果显示,天线的阻抗带宽为24.6%（32.7GHz-41.3GHz）,峰值增益达到15.2dBi（f=34.5GHz时）,口径效率为59%。
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