介質(zhì)覆蓋基片集成波導(dǎo)縫隙天線研究.pdf

1、基片集成波導(dǎo)具有體積小、重量輕、成本低、易與其它平面電路集成的優(yōu)點，又可以克服微帶、共面波導(dǎo)等傳統(tǒng)平面?zhèn)鬏斁€存在的電磁波泄漏問題，成為近年來的一個熱點研究方向。論文針對基片集成波導(dǎo)縫隙天線研究中的難點，結(jié)合工程應(yīng)用提出的新需求，以應(yīng)用最廣泛的寬邊縱縫陣列為例，圍繞介質(zhì)覆蓋單縫特性分析、介質(zhì)覆蓋平面縫隙陣列設(shè)計、介質(zhì)覆蓋柱面共形縫隙陣列設(shè)計、覆蓋介質(zhì)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計以及基片集成波導(dǎo)縫隙天線的應(yīng)用等方面開展研究，旨在解決包括空氣覆蓋在內(nèi)的多層介

2、質(zhì)覆蓋基片集成波導(dǎo)縫隙陣列的設(shè)計理論和設(shè)計方法問題，為高性能基片集成波導(dǎo)平面陣列和共形陣列的應(yīng)用提供技術(shù)支撐。
　　本文首先研究了基片集成波導(dǎo)的傳輸特性及其等效分析方法，利用平面分層媒質(zhì)格林函數(shù)理論將空氣覆蓋和單層介質(zhì)覆蓋單縫模型拓展到一般的多層介質(zhì)覆蓋單縫模型，用矩量法對單縫特性進行了精確分析，并研究了介質(zhì)覆蓋對單縫特性的影響；接著，研究了介質(zhì)覆蓋平面波導(dǎo)縫隙陣列的設(shè)計。針對現(xiàn)有介質(zhì)覆蓋縫隙陣列互耦計算方法人工干預(yù)多、數(shù)值穩(wěn)定性

3、差的缺陷，提出了基于平面分層媒質(zhì)理論格林函數(shù)的空域互耦計算方法，實現(xiàn)了陣列互耦的快速、精確計算。在此基礎(chǔ)上，將經(jīng)典的Elliott設(shè)計流程拓展到多層介質(zhì)覆蓋情形，并以超低副瓣陣列的設(shè)計為例，驗證了陣列設(shè)計方法的精度；然后，對覆蓋介質(zhì)層參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計進行了研究。圍繞天線的增益、副瓣和帶寬指標(biāo)，基于遺傳算法提出了一個自動的、通用性較強的、適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方法，并著重討論了適應(yīng)度函數(shù)的合理設(shè)計。在改善天線增益方面，通過和公開文獻方法的

4、比較，驗證了優(yōu)化方法的正確性；在降低天線副瓣方面，提出了利用多層介質(zhì)覆蓋設(shè)計極低副瓣天線和稀疏陣列的新思路，其中的陣列稀疏特性對波導(dǎo)橫縫、斜縫天線的應(yīng)用具有重要意義；首次提出了利用多層介質(zhì)覆蓋拓展天線帶寬的思路，并通過實驗驗證了這一思路的正確性；在此基礎(chǔ)上，以單脈沖陣列天線和掃描陣列天線為例介紹了平面基片集成波導(dǎo)縫隙陣列天線的應(yīng)用。在單脈沖天線方面，提出了緊湊的兩層結(jié)構(gòu)單脈沖陣列天線方案，設(shè)計了緊湊型非對稱不等功分器、緊湊型和差網(wǎng)絡(luò)，完

5、成了20×20低副瓣單脈沖天線陣列的仿真設(shè)計；在掃描陣列方面，設(shè)計了基片集成波導(dǎo)-微帶混合結(jié)構(gòu)Rotman透鏡，并基于此設(shè)計了覆蓋范圍為?40?～40?的10×10掃描陣列；最后，對柱面共形基片集成波導(dǎo)縫隙陣列進行了研究。首次推導(dǎo)了扇面波導(dǎo)縫隙陣列的設(shè)計方程，建立了類似Elliott方法的設(shè)計流程，該成果國內(nèi)外未見報道；提出了一種計算柱面分層媒質(zhì)格林函數(shù)的改進方法，該方法克服了母線問題，在近場和遠(yuǎn)場都取得了很高的計算精度，以此為基礎(chǔ)，解