平板波導(dǎo)CTS天線的設(shè)計(jì).pdf

1、CTS（Continuous Transverse Stub，連續(xù)橫向枝節(jié)）陣列天線，在平板波導(dǎo)上連續(xù)開貫通的橫向縫并在橫向縫上加枝節(jié)實(shí)現(xiàn)輻射，采用TEM模饋電，具有很高的饋電效率和口徑效率，是高增益天線一個(gè)極為重要的方向。同時(shí)CTS陣列易于實(shí)現(xiàn)波束控制、雙極化等多種功能，加工簡(jiǎn)便成本低，具有廣泛的應(yīng)用前景。本文圍繞平面CTS陣列天線以及低耗TEM模饋電設(shè)計(jì)展開深入研究，主要內(nèi)容如下:
　　 首先對(duì)CTS天線單元的輻射機(jī)理分析，

2、建立了周期邊界的單元仿真模型，討論各結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)天線輻射性能的影響。針對(duì)CTS天線SIW全平面設(shè)計(jì)中枝節(jié)長(zhǎng)度固定的情況，進(jìn)一步提出輻射枝節(jié)加載金屬膜片的方法，實(shí)現(xiàn)CTS單元阻抗匹配和輻射性能優(yōu)化。
　　 第二，對(duì)平板波導(dǎo)TEM波串行饋電的CTS天線陣列設(shè)計(jì)展開深入研究。分別對(duì)均勻分布的CTS諧振式陣列和非諧振式陣列進(jìn)行設(shè)計(jì)與性能分析，在此基礎(chǔ)上提出了小型CTS陣列的逐級(jí)優(yōu)化輸入阻抗的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，在滿足設(shè)計(jì)帶寬的要求下有效提高陣列

3、輻射效率。本文陣列和饋電設(shè)計(jì)研究均以8單元陣列為例進(jìn)行討論。
　　 第三，為實(shí)現(xiàn)CTS天線陣列TEM模饋電，探討SIW波導(dǎo)線源設(shè)計(jì)。采用SIW結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了從波導(dǎo)TE10模分析向平板波導(dǎo)TEM模的轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)——T-junction;同時(shí)針對(duì)輻射波導(dǎo)最外側(cè)為金屬壁邊界，設(shè)計(jì)末端匹配節(jié)，保證饋電波導(dǎo)TEM場(chǎng)正確分布。分別給出單元之間并饋和串饋兩種方式的饋電電路設(shè)計(jì)。
　　 基于上述研究，對(duì)工作于12.5GHz頻率下的8單元S

4、IW串饋型CTS陣列進(jìn)行整體優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用SIW技術(shù)，CTS饋電和輻射波導(dǎo)以及輻射枝節(jié)均采用厚度為3.175mm的Rogers5880基片實(shí)現(xiàn)，可天線采用成熟的激光制版工藝制作。完成了天線加工和測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明天線反射系數(shù)小于-10dB的帶寬為12.27GHz-12.92GHz，相對(duì)阻抗帶寬為5.2％。在12.5GHz上，波束偏離法線方向2度，增益為24.77dB。實(shí)測(cè)試結(jié)果與仿真結(jié)果具有很好的一致性，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的有效性和可行性。