毫米波頻掃天線研究.pdf

1、隨著微波技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代微波技術(shù)的研究熱點已經(jīng)大部分集中在頻譜資源更加豐富的毫米波段，與其相關(guān)的毫米波技術(shù)的研究已經(jīng)覆蓋了通信、遙感、醫(yī)療等多個領(lǐng)域，目前，國外有關(guān)毫米波技術(shù)的研究比較成熟，已有大量以毫米波技術(shù)為基礎(chǔ)的商品和系統(tǒng)投入到實際應(yīng)用中，而在國內(nèi)有關(guān)毫米波技術(shù)的研究主要集中在8mm波段的毫米波低頻段，而在3mm波段以及2mm、1mm波段的毫米波高頻段的技術(shù)發(fā)展比較緩慢，這不僅是由于其相關(guān)的理論研究不夠深入，還包括目前國內(nèi)微波器件

2、的設(shè)計水平和加工工藝無法達(dá)到實際應(yīng)用的要求。
　　毫米波遙感探測技術(shù)可利用電磁波的反射、折射等性質(zhì)對被測目標(biāo)實現(xiàn)定位、追蹤、測距等功能，在氣象、軍事等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價值。本課題在“國家科技部重大科學(xué)儀器設(shè)備開發(fā)專項——遙感探測領(lǐng)域應(yīng)用”的背景下，設(shè)計一種可用于毫米波遙感探測領(lǐng)域的3mm波段頻率掃描天線，該天線基于介質(zhì)集成波導(dǎo)實現(xiàn)，利用頻掃天線的一維頻掃特性，可以只通過一只毫米波輻射計實現(xiàn)對目標(biāo)一維遙感探測，避免了多只輻射計自身

3、的不一致性而造成的誤差。
　　本文介紹了頻掃天線的基本原理，給出了天線結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計要求并推導(dǎo)證明了天線饋電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)設(shè)計對天線頻掃特性的影響。介紹了介質(zhì)集成波導(dǎo)的基本原理和設(shè)計方法，并且通過理論分析和軟件仿真驗證證明了在天線的建模過程中，可以利用等效介質(zhì)填充波導(dǎo)代替介質(zhì)集成波導(dǎo)以實現(xiàn)簡化建模，提高天線仿真優(yōu)化的效率。
　　給出了本課題所設(shè)計頻掃天線結(jié)構(gòu)的理論分析，并利用HFSS仿真軟件對天線進(jìn)行仿真，優(yōu)化了天線的性能指標(biāo)，并

4、對仿真結(jié)果以及天線的結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)選擇給予了解釋。所設(shè)計的天線為一種基于介質(zhì)集成波導(dǎo)的16單元頻掃縫隙陣天線，天線的中心頻率為94GHz，天線可實現(xiàn)在92GHz-99.5GHz內(nèi)反射損耗均小于-10dB，對應(yīng)掃描角度為-15°-40°，第一副瓣電平小于-10dB，在頻掃方向內(nèi)的3dB波瓣寬度小于4°，在整個頻掃帶寬內(nèi)增益穩(wěn)定在13.8dB-15.8dB。所設(shè)計的頻掃天線滿足本課題的指標(biāo)要求，并在原有頻掃天線的基礎(chǔ)上設(shè)計了一種金屬柵格透鏡