【摘 要】
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随着汽车雷达、物联网和点对点通信等技术领域的兴起,由频率控制的平面漏波天线（Leaky-Wave Antenna,LWA）因其具有波束扫描、易于集成、馈电简单和低成本等优点,在近年来引起了广泛的研究和应用。复合左右手（Composite Right/Left-Handed,CRLH）传输线能够传导后向波（β＜0）和前向波（β＞0）,由其构成的漏波天线不仅能实现后向和前向波束扫描,而且能够轻易克服开
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随着汽车雷达、物联网和点对点通信等技术领域的兴起,由频率控制的平面漏波天线（Leaky-Wave Antenna,LWA）因其具有波束扫描、易于集成、馈电简单和低成本等优点,在近年来引起了广泛的研究和应用。复合左右手（Composite Right/Left-Handed,CRLH）传输线能够传导后向波（β＜0）和前向波（β＞0）,由其构成的漏波天线不仅能实现后向和前向波束扫描,而且能够轻易克服开路阻带现象。目前,随着频谱环境资源日益拥挤紧张,天线波束的扫描率也成为了研究热点。本文以设计高扫描率漏波天线这一实际工程需求为目标,研究并提出了基于复合左右手传输线实现高扫描率漏波天线的新型方法,论文的主要研究内容如下:1、提出了一种新型CRLH色散特性调控模型。通过在CRLH等效模型中插入另一个T型等效网络,解决了传统CRLH等效电路模型所揭示的问题:随着扫描率的增大,天线单元贴片尺寸和损耗增加及加工精度限制等问题。提出的新型调控模型可以在保持总串联阻抗和并联导纳不变的情况下,对CRLH单元的色散特性进行调控。由此模型反演出的CRLH单元物理模型在保持尺寸不变的情况下,可以实现更高的色散特性。2、设计了一款高扫描率CRLH漏波天线。基于本文提出的新型CRLH模型,首先设计了一款具有很高色散特性的CRLH单元,根据微带线等效电路与物理结构的对应关系,提取出该CRLH单元的等效电路。优化后得到的单元工作带宽为9.35―10.65GHz,转换频率为10.05GHz。设计由微带线馈电的9单元级联CRLH漏波天线,并对其进行加工和测试。测试结果表明,天线工作在9.35―10.65GHz,波束的扫描角度为-68°―+70°,在10.06GHz处实现法向波束指向,天线的增益为6.99―10.4d Bi,天线的扫描率为10.62。3、设计了一款超高扫描率的CRLH漏波天线。基于本文提出的新型CRLH拓扑模型,设计了另一款具有极高色散特性的新型CRLH单元。首先从传统CRLH贴片出发,通过物理结构和等效电路,解释了新型CRLH等效模型与传统CRLH等效模型的关系。然后提取新型CRLH单元的等效电路,根据工程设计需求,优化后获得的单元工作带宽为9.25―9.92GHz,转换频率为9.62GHz。随后设计基于新型单元级联构成的漏波天线,对天线的仿真和测试结果表明,天线能够在9.3―9.93GHz（6.6%相对带宽）范围内,实现了-65°到+65°（总共130°）的波束扫描,其扫描率达到了19.7,即天线每变化1%的带宽,波束扫描角度就会偏转19.7°。
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