【摘 要】
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天线是通信系统接收和发射信号的关键部件之一,设计尺寸小且辐射性能优良的天线是实现通信系统小型化的关键。基片集成波导具有低损耗、便于与微带电路集成和小尺寸的优点,非常适合用于对损耗和尺寸要求较高的微波毫米波电路。使用相对磁导率为μr的磁性材料设计天线时,不改变天线的整体结构,与相同介电常数的电介质天线相比,天线的尺寸会按照√μr的比例缩小,利用该原理可以实现天线的小型化。将基片集成波导与磁电介质材料
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天线是通信系统接收和发射信号的关键部件之一,设计尺寸小且辐射性能优良的天线是实现通信系统小型化的关键。基片集成波导具有低损耗、便于与微带电路集成和小尺寸的优点,非常适合用于对损耗和尺寸要求较高的微波毫米波电路。使用相对磁导率为μr的磁性材料设计天线时,不改变天线的整体结构,与相同介电常数的电介质天线相比,天线的尺寸会按照√μr的比例缩小,利用该原理可以实现天线的小型化。将基片集成波导与磁电介质材料的优势结合在一起来设计天线,是非常值得探索的研究方向。本文利用SIW技术设计了几款性能优良的天线,主要的研究成果如下:1.设计了一款工作在3.5GHz的半模基片集成波导缝隙天线。通过引入金属柱对腔体的电场造成微扰,从而产生多模谐振来扩展天线带宽。天线的-10d B带宽为3.34-3.62GHz,增益为4.1d Bi,天线的辐射性能优良。2.使用磁电介质材料设计了两款工作在3.5GHz的半模基片集成波导缝隙天线,与同结构的电介质天线相比,天线的尺寸分别减小了28.9%和35.1%。经过研究分析发现,采用磁电介质材料可以有效地实现天线小型化。同时,磁电介质材料的引入也会扩展天线的带宽。3.设计了一款工作在3.5GHz和4.9GHz的双频半模基片集成波导缝隙天线,利用两个HMSIW缝隙天线来实现双频。天线工作在3.5GHz时,-10d B带宽为3.46-3.68GHz,增益为3.9d Bi;工作在4.9GHz时,-10d B带宽为4.64-5.18GHz,增益为5.5d Bi。相比于传统的SIW双频天线,天线的带宽得到了大幅提升。该天线结构简单,在n78和n79这两个频段内都具有优良的性能,适合用于5G移动通信系统。
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