【摘 要】
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近年来,随着移动通信的飞速发展,能够实现无线信号均匀覆盖的波束赋形天线受到了广泛关注。基片集成波导漏波天线因其低剖面、易集成等特点,被广泛应用于波束赋形天线的研究中。然而,目前的波束赋形天线主要是一维波束赋形,仅适用于一维长直受限空间,为了实现室内等二维空间的电波均匀覆盖,需要设计二维波束赋形天线。本文将针对实际应用需求,对环形基片集成波导漏波天线及其阵列的辐射特性进行研究,在此基础上对其在二维波
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近年来,随着移动通信的飞速发展,能够实现无线信号均匀覆盖的波束赋形天线受到了广泛关注。基片集成波导漏波天线因其低剖面、易集成等特点,被广泛应用于波束赋形天线的研究中。然而,目前的波束赋形天线主要是一维波束赋形,仅适用于一维长直受限空间,为了实现室内等二维空间的电波均匀覆盖,需要设计二维波束赋形天线。本文将针对实际应用需求,对环形基片集成波导漏波天线及其阵列的辐射特性进行研究,在此基础上对其在二维波束赋形上的应用进行探索。本文的主要工作和创新点有如下几个方面:1.研究了辐射-1次谐波、刻蚀矩形缝隙的环形基片集成波导漏波天线。研究结果表明,-1次谐波辐射下的环形基片集成漏波天线能够产生锥形波束;缝隙尺寸影响锥形波束方位面的全向性,缝隙周期影响锥形波束的俯仰角,缝隙周期与波导大小共同决定锥形波束方位面的轴比特性;带有矩形缝隙的环形基片集成波导漏波天线在方位面难以实现全向圆极化覆盖。2.提出并设计了基于-1次谐波辐射的、刻蚀圆形缝隙的环形基片集成波导漏波天线新结构。首先在理想波导馈电条件下研究了天线辐射层的辐射特性,然后采用同轴探针馈电和缝隙耦合馈电两种结构设计了馈电层。研究结果表明,圆形缝隙的尺寸、偏移量及周期共同影响天线辐射波束及其极化特性;缝隙耦合馈电方式更适用于本文研究的环形漏波天线。加工测试结果与仿真结果吻合较好,表明本文设计的有效性,为进一步研究双环形基片集成波导漏波天线阵列奠定了基础。3.利用单缝隙口面场延拓和远场积分法研究了环形行波缝隙阵列的辐射特性。首先对单环形行波缝隙阵列进行了理论建模与分析,研究了缝隙周期、偏移量及波导大小（波导半径或波导内传输波导波长个数）对单环形基片集成波导漏波天线辐射特性的影响,然后结合波束加权叠加方法对双环形行波缝隙阵列的辐射特性进行了分析,最后总结了二维波束赋形设计方法。研究表明双环形行波缝隙阵列能够实现的二维波束赋形种类有:单一极化锥形波束切换、多极化锥形波束切换、波瓣分离与扫描、单一极化二维余割波束赋形、多极化二维余割波束赋形。4.提出并设计了能够实现二维波束赋形的双环形基片集成波导漏波天线阵列。根据所总结的二维波束赋形设计方法,实现了双环形基片集成波导漏波天线阵列的五种波束赋形效果,对其中的两种天线进行了加工测试,验证了二维波束赋形设计方法的有效性。
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