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近年来,全球的信息通信产业呈现出移动化、宽带化和智能化的发展趋势。第五代移动通信系统(5G/IMT-2020)不仅会基于移动通信自身,而且会渗透到未来社会的各个领域,构建以用户为中心,包罗万象的信息生态系统。作为毫米波无线通信系统的空中接口,天线起着十分重要的作用,可直接决定了整个系统的服务质量。同时集成基片间隙波导(ISGW)是近年来提出的采用印刷电路板(PCB)制造的一种新型准TEM模传输线。它通过将微带线封装在电磁带隙(EBG)的结构中,从而使得封装的微带线能够不受影响地传输电磁波,而EBG结构是由理想电导体(PEC)与理想磁导体(PMC)组成。新型的ISGW相比与传统波导而言,具有重量轻、集成度高、电磁屏蔽性好等一系列的优点,所以在未来设计毫米波天线与电路的方面,具有很大的应用空间。贴片天线因具有易共形、易集成和低剖面等优点,广泛应用在各种移动通信设备上。本文采用集成基片间隙波导(ISGW)过孔探针馈电(VPF)贴片进行天线研究,分别实现了基于集成基片间隙波导(ISGW)过孔探针馈电(VPF)的圆极化贴片天线、线极化贴片天线及其阵列天线。主要的研究工作及结论如下:1.分析了ISGW的设计流程和工作原理。在微带线、基片集成波导(SIW)和间隙波导(GW)设计原理基础上,分析了脊型ISGW和微带型ISGW的工作原理;然后通过ISGW传输线的分析,总结了 ISGW传输线的设计流程,进而通过一段ISGW传输线的仿真设计,验证了所设计的ISGW传输线的良好性能;最后提出了ISGW过孔探针馈电(VPF)的结构和设计流程。2.采用集成基片间隙波导(ISGW),提出了一种单过孔探针馈电(SVPF)圆极化贴片天线。该天线在ISGW的顶层介质板上表面的PEC层上蚀刻一个圆形缝隙,然后在圆形缝隙中间位置放置矩形切角贴片,通过金属过孔连接微带线与贴片,形成对矩形切角贴片的单过孔探针馈电(SVPF)产生圆极化辐射。同时也对位于辐射贴片下方底层的蘑菇周期状结构的位置移动,稳定天线的输入阻抗,达到一个比较好的匹配效果。最后该天线具有从22.3到27.3GHz(20%)的阻抗带宽,在25GHz处仿真增益约为8dBi,天线拥有26.4到28.3GHz(7%)的轴比带宽,从方向图的仿真结果来看,该天线是一个左旋圆极化的天线。进一步地,在前述单过孔探针馈电(SVPF)圆极化贴片天线基础上,在微带线上连接一个枝节并在枝节上再增加一个金属过孔与贴片相连,形成双过孔探针馈电(DVPF)圆极化贴片天线。该天线具有从24.2到27.7GHz(13.4%)的阻抗带宽,天线具有从24.7到28.6GHz(14.7%)的轴比带宽,在26GHz处仿真增益约为7dBi。与之前的单过孔探针馈电(SVPF)圆极化贴片天线对比,该天线通过改变切角位置,变为右旋圆极化的天线,同时轴比带宽也会有较大的改善,由7%增加到14.7%,圆极化天线有效带宽也是由之前的0.9GHz变为3GHz,天线性能得到进一步提升。3.采用集成基片间隙波导(ISGW),提出了一种单过孔探针馈电(SVPF)线极化贴片天线。该天线将上述单过孔探针馈电(SVPF)圆极化天线的矩形切角贴片更改为圆形贴片,产生线极化辐射,有效改善增益问题。该天线具有从21.5到26.3GHz(20%)的阻抗带宽。同时,其增益相对稳定,在工作频带内都在7dBi以上,最大增益可达到9.4dBi。最后进行加工测试,测试和仿真结果一致性较好。进一步地,采用上述单过孔探针馈电(SVPF)线极化贴片天线构建阵列天线。首先设计了基于ISGW的过孔探针输出功分器,该功分器是在上层介质板的下表面布线,并在功分器的输出端口处用过孔探针馈电(VPF)对每个辐射贴片进行馈电,分别组成了 1×2和1×4的阵列天线,有效地提升了天线的增益。仿真结果表明,1×2的阵列天线具有20.9—26.7GHz(24.1%)的阻抗带宽,同时,增益在工作频段内都在8dBi以上,最大增益可达到12.1dBi。1×4阵列天线具有从21.5到26.6GHz(21.25%)的阻抗带宽,同时,增益在工作频段内都在12dBi以上,最大增益可达到14.7dBi。