SIW混合缝隙圆极化天线阵列设计文献综述

 2022-11-12 16:08:02

文 献 综 述

1. 研究背景及意义

增益是天线的重要指标。高增益的天线能够提高射频系统的作用距离、降低对发射功率的需求,一直是天线设计的重要发展方向之一。特别是在军用雷达、机动车防碰撞、移动基站系统及高速无线局域网等系统中,都要求天线具有高增益、高效率。

一般来说,天线效率取决于天线的馈电系统,而辐射单元决定了其造价。基于微带线适合于平面设计,并且易于与有源器件连接,具有很高的系统集成度等等优点。但是微带线也有很多弱点和不足,比如说介质损耗、导体损耗以及辐射损耗相对较大等等,所以制作的天线效率一般较低,尤其在高频时,表现特别明显。

矩形金属波导在传输线中损耗相对较低,采用波导馈电的波导缝隙阵列天线具有结构紧凑、馈电效率高、宽角副瓣低等优点,是实现高增益天线的理想形式,在雷达、通信、巡航系统中具有广泛应用。其更大的优点在于随着频率的升高,波导缝隙天线依然可以保持很高的效率。然而波导是一种立体的刚性结构,难以和有源器件有效集成。波导缝隙天线一般造价昂贵,体积、重量上比平面形式的天线要大很多。

基片集成波导(SIW)技术是近几年提出的一种新的微波传输线形式。它在介质基片上打金属通孔,利用金属通孔阵列代替金属壁,在介质基片上实现波导的场传播模式。这种新的波导结构具有低插损、低辐射、高功率容量等特性。既可以有效地实现无源和有源集成,使微波毫米波系统小型化,又可以利用普通 PCB工艺精确实现,成为近年来的一个热点研究方向。基片集成波导缝隙阵天线作为传统矩形金属波导缝隙阵天线的替代者,具有重要的实际价值和广阔的应用前景。

极化特性作为天线的一个重要特性,是波导缝隙天线设计中的重要指标之一。相对于线极化天线,圆极化方式的天线可以有效地接收各种极化形式的电磁波,在电磁波穿过电离层时能避免因法拉第效应改变极化方式,能够抗雨雾干扰和多径反射。因此圆极化天线能够避免极化旋转而造成的失配现象,实现极化效率最大化,在卫星通信系统、雷达系统、点对点通信系统、导航系统等领域受到重视。

综合以上,高增益圆极化天线有着迫切的应用需求,但还存在很多的技术难题。本文研究单层SIW圆极化缝隙阵列的设计,实现高增益圆极化SIW缝隙天线阵列,课题具有重要的理论价值和现实意义。

2. 技术现状和发展趋势

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