论文部分内容阅读
随着航天飞行器的不断发展,可与飞行器等载体表面共形的天线阵列成为天线领域的研究热点。但是共形天线的设计与分析也存在许多困难,特别是在毫米波频段。毫米波频段在高性能化以及小型化等发挥着重要作用,同时存在着精度要求高、损耗大等问题。低温共烧陶瓷(LTCC,LowTemperatureCo-firedCeramic)作为近些年一门先进的集成技术,其优良的高热传导率、高频高Q、高耐温性、高度灵活性等特点很适合毫米波共形天线阵的设计。因此,基于LTCC的毫米波共形天线阵的设计研究有着重要的现实意义。 本文在项目工程要求前提下,针对Ka波段(工作中心频率均为35GHz)设计了不同类型的天线阵列包括边射阵和端射阵,通过不同的设计结构实现共形半径为200mm的性能良好的毫米波共形天线阵列的目的。主要工作包括: 1、一种SIW馈电宽带高增益的天线阵列的设计:本文首先介绍了人工磁导体(AMC)的基本概念以及所具备的优势;随后利用低温共烧陶瓷技术,设计了一种人工磁导体(AMC)加载的宽带高增益的天线单元结构。针对共形结构对阵列进行分析,设计了幅度相位补偿的馈电网络结构,并由空气矩形波导馈电,仿真实现了性能良好的8×8的共形天线阵列。 2、一种混合馈电的高增益宽带天线阵列的设计:本文从网络出发设计了基片集成波导(SIW)和微带线混合馈电的网络结构。为了减少毫米波频段微带线带来的损耗,加入了抬高微带线地板的设计。随后利用AMC加载天线单元,仿真实现了8×8的低剖面低损耗的宽带高增益共形天线阵列。 3、径向线馈电的螺旋天线阵列的设计:本文首先介绍了径向线的相关理论,随后利用LTCC技术集成了新型的螺旋天线结构。并设计仿真了相应的径向线功分器作为天线阵列的馈电网络,实现了一种结构简单、高集成度的圆极化天线阵列。 4、准八木共形天线阵列的设计:本文利用LTCC技术设计了一种准八木天线结构。采用微带线到SIW的过渡进行馈电,同时在微带馈线的两侧设计加入了金属通孔以防止组成阵列后馈线之间的串扰。最后设计仿真实现了1×8的性能良好的准八木共形天线阵列结构。 5、SIW喇叭共形天线阵列的设计:本文利用UCC技术设计了一种SIW喇叭天线结构。在喇叭口径处加载了椭圆介质块或者矩形介质块来修正喇叭口径处的相位,用以提高喇叭天线辐射性能。同时利用SIW网络馈电,仿真设计实现了1×8的辐射性能良好的喇叭共形天线阵列结构。