【摘 要】
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随着技术进步与5G到来,毫米波通信系统凭借着高传输数据速率,低延迟成为点对点无线链路的首选。E波段（71-76/81-86GHz）具有高达10GHz的可用带宽,较低的大气衰减,成为目前点对点无线回传研究的热点。双工器和高增益天线是高容量5G、B5G/6G移动通信的核心器件,二者的高效集成能大幅减小整个通信系统的尺寸。设计一款集成双工器的阵列天线具有一定实际意义。本文首先设计了基于脊波导的E波段集成
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随着技术进步与5G到来,毫米波通信系统凭借着高传输数据速率,低延迟成为点对点无线链路的首选。E波段（71-76/81-86GHz）具有高达10GHz的可用带宽,较低的大气衰减,成为目前点对点无线回传研究的热点。双工器和高增益天线是高容量5G、B5G/6G移动通信的核心器件,二者的高效集成能大幅减小整个通信系统的尺寸。设计一款集成双工器的阵列天线具有一定实际意义。本文首先设计了基于脊波导的E波段集成双工-功分器,该双工-功分器能紧凑的集成到阵列天线的馈电网络中,具有工作带宽宽,结构紧凑等优点。仿真结果显示,在71-76 GHz范围内,端口1的回波损耗大于15.8d B;在81-86 GHz范围内,端口2的回波损耗大于14.2d B,两输出端口的输出信号一致性较好,通道间隔离度大于41 d B。其次设计了2×2子阵波导缝隙天线,采用5层结构,分层依次设计,最后堆叠整体优化。采用单脊波导到矩形波导的过渡结构来优化M5和M4层,在空腔的宽边和窄边中心处均加载金属脊,抑制M3层高次模的干扰,M2和M1层采用尺寸不同的缝隙构成两节阻抗变换器,拓展天线工作带宽。最后,本文基于双工-功分器、功分馈电网络及子阵波导缝隙天线,设计了一款16×16双工波导缝隙阵列天线,总体尺寸为131mm×64mm×7mm。仿真和实测结果显示,在71-76/81-86GHz范围内,端口回波损耗大于10d B,通道间的隔离度大于41d B。半功率主瓣宽度≤±2°,通道平均增益大于30d Bi,效率为60%～70%。
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