【摘 要】
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由于具有精确的波束指向、高的合成增益、易于波束形成等优点,大规模相控阵已经成为5G毫米波通信关键技术之一。本文针对5G毫米波相控阵列进行研究,涉及三种不同的天线形式,包括:电磁偶极子天线、介质谐振器天线以及波导缝隙天线。主要的研究内容如下:1.双极化缝隙耦合馈电电磁偶极子（ME）相控阵列的研究:基于互补天线的原理,设计了缝隙耦合激励的双极化ME单元。利用金属化过孔在馈电层和辐射层的介质中构造腔型结
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由于具有精确的波束指向、高的合成增益、易于波束形成等优点,大规模相控阵已经成为5G毫米波通信关键技术之一。本文针对5G毫米波相控阵列进行研究,涉及三种不同的天线形式,包括:电磁偶极子天线、介质谐振器天线以及波导缝隙天线。主要的研究内容如下:1.双极化缝隙耦合馈电电磁偶极子（ME）相控阵列的研究:基于互补天线的原理,设计了缝隙耦合激励的双极化ME单元。利用金属化过孔在馈电层和辐射层的介质中构造腔型结构,分别提高带状线馈线的耦合效率和阵列中单元的隔离度。进一步设计了5×5相控阵列,仿真结果表明该阵列具有良好的扫描性能。2.双极化介质谐振器（DRA）相控阵列的研究:研究了DRA不同馈电方式对于天线性能的影响以及阵列中的去耦方法。根据指标要求,设计了一款覆盖27.9GHz～31.1GHz的双极化DRA相控阵列天线。单元采用共形金属带条和缝隙耦合馈电的组合来实现双极化的激励,同时在阵列中用金属隔板构建栅格将单元分隔开,仿真结果表明,阵列能够在规定的方位维±30°,俯仰维±20°范围内扫描,且阵列扫描增益降低小于1.6dB。3.脊波导相控阵列的研究:采用脊波导设计了两个8×8的相控阵列,分别实现水平和垂直极化辐射性能。采用在脊波导宽边开纵缝的方式实现水平极化辐射,在波导脊边开“V型”缝实现垂直极化辐射,通过对缝隙进行加权设计实现俯仰维方向图的低副瓣。为了解决同轴馈电带来的转换损耗,改进设计了阵列的馈电结构,包括脊波导极化扭转结构和脊波导转标波结构。加工了一版全金属阵列,实测结果表明其在26.5GHz～29.5GHz频段内|S11|≤-10dB,单端口的方向图与仿真具有一致性。
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