【摘 要】
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伴随着无线通讯事业的快速发展,各行业对稳定、轻便的通信设备需求也在不断地提高。天线作为各类收发设备的重要器件,能够实现信号与电磁波之间的相互转换,因此对通信设备的总体性能有着举足轻重的影响。圆极化天线相比于线极化天线,能够有效抑制多径效应与恶劣气候条件带来的损耗,且无需进行精确的极化对准,因此被广泛地应用于当前雷达探测、卫星通讯等领域。基片集成波导(Substrate Integrated Wav
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伴随着无线通讯事业的快速发展,各行业对稳定、轻便的通信设备需求也在不断地提高。天线作为各类收发设备的重要器件,能够实现信号与电磁波之间的相互转换,因此对通信设备的总体性能有着举足轻重的影响。圆极化天线相比于线极化天线,能够有效抑制多径效应与恶劣气候条件带来的损耗,且无需进行精确的极化对准,因此被广泛地应用于当前雷达探测、卫星通讯等领域。基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)一方面保留了传统金属波导高功率、高Q值、低插损的特点,另一方面也具有高频损耗低、易生产、易集成的优势。因此众多学者采用该技术来对天线进行相关设计。而半模基片集成波导(Half-mode Substrate Integrated Waveguide,HMSIW)则可以在保留对应全模波导场分布的情况下,减小全模体积的50%,为天线的小型化设计提供新思路。本文提出了四款基片集成波导圆极化天线,分别对天线圆极化工作状态的产生机理展开了分析论证,并对天线进行了实物加工测试。首先提出了一款工作中心频率为10.9 GHz的双波束双圆极化天线,该天线基于矩形谐振腔体的TE220模所设计。通过在腔体上层金属表面开槽并放置四个大小相同的正方形金属贴片以及一个十字型金属贴片,从而对腔体内部电场产生扰动,使得天线可以同时辐射两个指向不同、旋向相异的圆极化波束。整个天线采用微带线馈电,且为单层介质结构,易于与其他电路系统相集成。之后在此基础上,结合半模基片集成波导理论,分别设计了半模与四分之一模结构的圆极化天线,两款天线可分别减少全模天线体积的50%与75%,为天线的小型化设计提供了改进方案。最后基于天线双工器实现原理,提出了一副双工多波束多圆极化天线。该天线的上层金属表面蚀刻了八边形金属开槽,并在开槽内放置了两组尺寸不同的正方形金属贴片。天线可在9.6 GHz和10.8 GHz各同时辐射两个旋向不同的圆极化波束,且两个端口之间可以保持良好的隔离。
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