K波段低副瓣微带天线设计

微带天线阵列论文 泰勒综合法论文 低副瓣论文
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众所周知,随着微带天线技术的迅速发展,以及无线电通信频段的拥挤,研究人员逐渐将研究重点转向到厘米波、毫米波、亚毫米波以及太赫兹频段。K波段即18-27GHz,国际通信联盟无线电通信局将24GHz规定为一个全球通用的ISM(Industrial Scientific Medical)频段。K波段微带阵列在工程中的应用十分广泛,在民用设施中最常用最常见的有车载雷达、雷达测速仪以及无人机防撞等应用。副瓣电平是天线性能的一项重要指标。在许多场合下,为了提高微带阵列的抗干扰和反地面杂波的性能,要求天线的副瓣尽可能低。微带天线是最早的平面结构天线,具有剖面低、体积小、成本低、易于集成以及适于组阵的优点。根据不同的应用场景,通常需要低副瓣、高增益、强方向性以及形成固定斜角波束等特性,单个微带往往难以胜任特定场景的要求,这就需要采用多个微带天线按一定的排列方式组成的微带阵列天线以满足这些特性要求。本论文结合车载毫米波雷达系统,设计了一组一发三收的微带天线阵列。基于微带天线的众多优点,特别是较于其它天线更适合组阵的特点,本文设计的阵列天线单元采用微带天线,并根据泰勒综合法技术降低天线阵列的副瓣。论文的具体工作如下:1、首先介绍了研究背景和国内外研究现状,简单介绍了微带天线的辐射特性、馈电方法、表面波以及微带天线设计步骤。2、接着介绍了天线阵列的基本理论,主要介绍了天线阵列的特性、馈电网络设计原理以及低副瓣设计方法,重点介绍了切比雪夫综合法和泰勒综合法。3、设计了一款用于车载毫米波雷达系统的K波段低副瓣微带天线阵列。天线包括一款8×5发射天线阵,一款8×2和两款8×1接收天线阵。在低副瓣的要求下,天线阵采用泰勒综合法设计馈电网络。通过优化仿真,制作出实物并进行了测试,仿真结果与实测结果基本吻合,达到了设计目标。
摘要第3-4页
Abstract第4-5页
第一章 绪论第8-10页
    1.1 研究背景及意义第8页
    1.2 国内外研究现状第8-9页
    1.3 论文的章节安排第9-10页
第二章 微带天线基本理论第10-25页
    2.1 微带天线的辐射特性第10-11页
    2.2 微带天线的馈电方式第11-12页
    2.3 表面波和介质的色散效应第12-13页
    2.4 微带天线的分析模型第13-23页
        2.4.1 传输线模型分析法第13-16页
        2.4.2 空腔模型分析方法第16-23页
    2.5 矩形微带天线的设计第23-25页
        2.5.1 基板材料的选取第23-24页
        2.5.2 微带天线单元宽度与长度的选取第24页
        2.5.3 馈电方式的选择第24-25页
第三章 阵列天线基本理论第25-41页
    3.1 均匀直线阵列分析第25-31页
        3.1.1 均匀线阵的通用阵因子第25页
        3.1.2 主瓣最大值及最大指向第25-27页
        3.1.3 栅瓣及其抑制条件第27页
        3.1.4 零点位置与主瓣宽度第27-30页
        3.1.5 副瓣位置与副瓣电平第30-31页
    3.2 阵列的馈电网络第31-34页
        3.2.1 串联馈电网络第31-32页
        3.2.2 并联馈电网络第32页
        3.2.3 功率分配器第32-34页
    3.3 低副瓣阵列设计方法第34-41页
        3.3.1 切比雪夫综合法第34-37页
        3.3.2 泰勒综合法第37-39页
        3.3.3 切比雪夫阵列与泰勒阵列的比较第39-41页
第四章 K波段低副瓣微带天线设计第41-54页
    4.1 阵列天线设计步骤第41页
    4.2 微带天线单元的设计第41-43页
        4.2.1 基片选择和单元结构第41-42页
        4.2.2 天线单元尺寸确定第42页
        4.2.3 天线单元仿真结果第42-43页
    4.3 低副瓣接收天线的设计第43-47页
        4.3.1 8×1天线阵列设计第43-46页
        4.3.2 8×2天线阵列设计第46-47页
    4.4 低副瓣发射天线的设计第47-48页
    4.5 天线阵列的S参数仿真第48-50页
    4.6 天线测试结果与分析第50-54页
第五章 结束语第54-55页
参考文献第55-58页
致谢第58-59页
攻读硕士学位期间取得的成果第59页
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