基片集成波导漏波天线符合圆锥形表面

文摘

锥形正形漏波天线基于基片集成波导(SIW)技术提出和证明了本文。这天线符合一个圆锥形表面与40°的角度。它的窄束扫描从80°- 97°不同频率(34 GHz ~ 37 GHz)。保形和nonconformal天线通过标准的PCB制造过程。他们的表演比较内所需的频率。

1。介绍

共形天线已经被学者广泛的兴趣的目的结合等结构的一部分,飞机,火车,或其他车辆。共形天线的理论和设计完全描述(1]。可以使用不同的表面共形天线,如圆柱形状,圆锥形,球形。其中,特殊利益的锥形形状表面可以被应用于导弹的鼻子,飞机和乐器。

众所周知,漏波天线的家庭成员行波光天线,允许电力泄露他们的一个方面,可通过改变频率扫描和辐射模式(2]。许多研究人员已经研究了许多类型的漏波天线。的漏波天线3]产生漏电时通过之间的周期长度足够大。一个基于half-mode基片集成波导漏波天线(HMSIW)中讨论4)具有体积小的品质,宽的带宽,和quasi-omnidirectional辐射模式。长槽漏波天线(5有可控旁瓣水平通过改变的位置通过侧壁。微带漏波天线(MLWA)性能曲面(6)提供了一种替代传统的谐振微带天线。一个频点波束扫描MLWA array [7)有能力固定频率扫描主瓣不断的通过控制两个元素之间的相对相位。一个HMSIW漏波天线与一系列±45°插槽发表在8可以提供四个州的极化(线性或圆形)根据不同的输入端口。小说与横向槽漏波天线提出了(9),纵向扫描的优点。它发自一个周期组横向槽的底物。漏波天线设计复合左/右(CRLH) SIW [10)光束扫描从后退的前进方向和操作在两个频段。低温微量陶瓷高瓦斯)漏波天线基于基片集成图像引导(SIIG)实现(11],它既有简单的设计过程和制造可靠性更好。

保形漏波天线具有结构简单,效率高,频率扫描的能力。因此,一些有用的介绍了保形漏波天线。(实现的圆柱形微带漏波天线12)具有高增益和宽的带宽,类似平面的。小说理论来分析和设计锥形正形漏波天线(13)展示了如何维护所需的high-directive扫描性能尽管弯曲的形状。通过比较在nontapered直线天线,nontapered共形天线,和圆锥共形天线14),它提供了如何需要锥形天线的宽度沿天线长度正确合成复杂的传播常数,因此生产所需的辐射模式。

作为一种新的导波结构,基片集成波导(SIW)有吸引力的优势包括低损耗,成本低,制造方便,方便与平面集成电路(15- - - - - -17]。同时,SIW有良好的顺应和全闭拓扑,以避免不必要的泄漏,这是一个伟大的动力毫米波集成部署的共形阵列天线(18]。在这项工作中,SIW漏波天线符合圆锥形表面通过40°的角度介绍了。它是由标准WR-28波导。使用全波天线设计和模拟仿真软件Ansoft基于。参数和辐射模式也在调查中。实验与模拟结果吻合较好。

2。正形SIW漏波天线的设计

原型SIW漏波天线,如图1(一)。天线泄漏功率通过SIW侧壁通过改变窗口的差距(3]。这个天线是嵌入在一个锥形基地如图1 (b)。保形锥角;保形梁的方向xoy飞机(θ= 90°)。意识到这一点,漏波天线的波束方向(之间的角度设在和波束方向图1(一))。在这里,落后的天线辐射方向。

首先,漏波天线的设计。这里使用的基质是罗杰斯5880衬底的厚度1.575毫米,2.2的相对介电常数和损耗角正切的0.0009。漏波天线的主要参数是SIW的宽度,,漏波之间的距离和基片的边缘,漏波部分的长度,差距,漏波窗口,,在那里窗户的数量。设计频率在35 GHz。

复杂的漏波天线的传播常数 在哪里泄漏率和吗是leaky-mode相位常数。漏波天线的波束方向主要取决于(2]。考虑 在(2),。所需的射束方向改变时可以实现适当。吸收的辐射效率由于负载直接依赖于标准化的泄漏率漏波部分的长度 一个典型的选择辐射效率是90%。

提出了天线,和可以很容易地通过改变控制参数和。数据2,3,4,5节目的表演和当和是多种多样的。为了避免干扰通道的外观模式,通常设置为小于(2]。长度主要影响辐射效率由于吸收负载。之间的关系和辐射效率是列在表中1。

合成所需的辐射特性,我们最终选择漏波天线的参数如下:毫米,毫米,毫米,毫米()。单天线的波束方向是130°。如图6,这样的一个两口天线低于−13分贝在34 ~ 37 GHz。沿着SIW考虑95%能量泄漏,只有一个港口体系结构用于模拟和制造。

单端漏波天线设计符合锥。长槽表面的切锥,并插入到槽天线。的保形参数和辐射模式和nonconformal天线比较数据7,8,9。如图7,他们的几乎低于−10 dB在34 ~ 37 GHz。正形增益(15.5 dBi)高于nonconformal (15.2 dBi)因为符合后二次反射锥。此外,保形梁是更广泛的比nonconformal方位平面。

图10显示了保形光束扫描从80°- 97°海拔不同频率的平面。当频率增加,梁移动到一个小θ角。在方位平面上,束宽度主要受保形几何的影响。如图11通过减少正形圆锥的曲率13米⁻¹到10.5⁻¹,3 dB束宽度从34.6°缩小到31.3°。与此同时,增益增加0.5 dB。

3所示。测量结果

一个原型天线组合来验证我们的设计如图12。由标准WR-28波导天线很兴奋;标准之间的过渡波导,SIW中描述的类似的配置(19]。耦合孔径是蚀刻在顶部导体层,如图12(一个)。在图的目的设计的角落12(一个)是使励磁垂直于水平面。保形和nonconformal天线的反射系数来衡量网络分析仪。如图13,测量参数几乎低于−10 dB在34 ~ 37 GHz。

保形的辐射模式和nonconformal天线测量微波消声室。如数据所示14- - - - - -15,测量结果有相同的趋势模拟的。

然后,共形天线的辐射模式测量在不同频率从34 GHz 37 GHz如图16。表2总结了测量数据。在方位平面上,它可以覆盖一个角地区40.9°。辐射模式与不同的保形曲率还测量了模拟如图17。3 dB束宽度缩小了3.2°。

4所示。结论

锥形正形漏波天线基于SIW技术是设计和试验。它提出了一种宽束在方位平面和高程的窄束平面。这个共形天线可以用不同的频率扫描从80°- 97°(34 GHz ~ 37 GHz)。测量天线特性与模拟吻合较好。此外,天线具有低损耗,效率高,简单的配置。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

部分支持该工作项目新世纪优秀人才在大学授予ncet - 13 - 0089和国家重点实验室的格兰特K201315下毫米波段。

引用

1. l . Josefsson p·佩尔森,共形阵列天线理论和设计美国新泽西州霍博肯市Wiley-Interscience, 2006。
2. 答:a .奥利纳和d·r·杰克逊“漏波天线,”天线工程手册,j·l·Volakis Ed,第11章,Mc-Graw山,纽约,纽约,美国第四版,2007年版。视图:谷歌学术搜索
3. d . Deslandes和k·吴”,基片集成波导漏波天线:概念和设计考虑,”亚太微波研讨会论文集(APMC ' 05)2005年12月,卷1,。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
4. j .徐w .香港h . Tang z蒯,和k . Wu”Half-mode基片集成波导毫米波应用程序(HMSIW)漏波天线,”IEEE天线和无线传播的信7卷,第88 - 85页,2008年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. w . y . j . Cheng, k . Wu和y粉丝,“毫米波基片集成波导长槽漏波天线和二维多波束的应用程序,“IEEE天线和传播卷,59号1,40-47,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. j·雷德克里夫·g·蒂埃尔,r . Penno s .施耐德和l . Kempel”微带漏波天线的性能曲面,”IEEE天线和传播学会学报》国际学术研讨会(APSURSI 06年)2006年7月,页4247 - 4250。视图:谷歌学术搜索
7. y李问:雪,大肠K.-N。容,y长,“一个频点波束扫描微带漏波天线阵列,”IEEE天线和无线传播的信》第六卷,第618 - 616页,2007年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. w . y . j . Cheng香港,k .吴“毫米波半模基片集成波导与quadri-polarization频率扫描天线,”IEEE天线和传播,卷。58岁的没有。6,1848 - 1855年,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. d . r . j . Liu杰克逊,和y长,“基片集成波导(SIW)与横向槽漏波天线,”IEEE天线和传播,60卷,不。1页,2012页。视图:谷歌学术搜索
10. j . Machac m . Polivka, k . Zemlyakov”双重乐队CRLH基片集成波导漏波天线,”IEEE天线和传播,卷61,不。7,3876 - 3879年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. 郭y y . j . Cheng x, x y包,和k·b·Ng”毫米波低温co-fired陶瓷漏波天线和阵列基于基片集成图像引导技术,”IEEE天线和传播,卷62,不。2、669 - 676年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. L.-C。林,h . Miyagawa t .北泽俊美,r·b·黄和Y.-D。林,“圆柱的特征和设计微带漏波天线,”IEEE天线和传播卷,56号7,1853 - 1859年,2008页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
13. j·l·Gomez-Tornero”正形圆锥漏波天线的分析和设计。”IEEE天线和无线传播的信,10卷,第1071 - 1068页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
14. a . j . Martinez-Ros j·l·Gomez-Tornero, g . Goussetis“保角锥形微带漏波天线,”学报第六届欧洲天线与传播(EuCAP会议12)2012年3月,页154 - 158。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
15. w . y . j . Cheng p . Chen, t . Djerafi和k . Wu”Substrate-integrated-waveguide波束形成网络和多波束天线阵列的低成本的卫星和移动系统,”IEEE天线和传播杂志,53卷,不。6日,18 - 30,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
16. g .问:罗张x h . l . x, w·j·李和l . l .太阳”支持缝隙天线增益增强腔使用高阶空腔共振,”杂志的电磁波和应用程序,25卷,不。8 - 9,1273 - 1279年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
17. g .问:罗z . f . Hu l . x盾和l . l .太阳“平面槽天线基片集成波导腔的支持,“IEEE天线和无线传播的信7卷,第239 - 236页,2008年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. h . y . j . Cheng徐,d .妈,j .吴l . Wang和y粉丝,“毫米波成形波束衬底集成共形阵列天线,”IEEE天线和传播,卷61,不。9日,第4566 - 4558页,2013年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. w . y . j . Cheng香港,k . Wu”94 GHz衬底集成单脉冲天线阵。”IEEE天线和传播,60卷,不。1,第129 - 121页,2012。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索

版权

版权©2015 W。n .黄等。这是一个开放分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。