基片集成波导传输特性及阵列天线的理论与实验研究

摘要

本文应用直线法对基片集成波导的传输特性建立了严格的全波分析模型。该模型用广义特征值方程代替传统的超越方程，提高了计算效率。在Z变换吸收边界条件的基础上，本文推导了一种自适应的吸收边界条件，并引入直线法的数值模型，提高了基片集成波导传播常数计算结果的准确性。基于大量精确的计算结果，本文总结出了一些实用的设计曲线和两个计算基片集成波导传播常数的经验公式。这些公式已被频繁地应用于设计基片集成波导和基于这种技术的微波毫米波元件。此外，用基片集成波导作为测试对象，还提出了一种新的基片介电常数测量方法。 通过在基片集成波导的导体表面蚀刻出缝隙，就可以形成集成的缝隙阵列天线。本文提出了一种计算基片集成波导单缝谐振长度的快速算法，并将其嵌入缝隙阵列的设计过程中。利用微带功分器和微带环形电桥作为馈电系统将整个天馈系统做在一块基片上。和传统金属波导缝隙阵列天线相比，这种新的集成技术尺寸减小、重量减轻、成本降低，同时具有更高的精度和批量生产的潜力。本文设计、制作并测试了一副X波段四行四列的基片集成波导缝隙阵列天线，和一副四行八列的基片集成波导单脉冲天线。最后我们提出了一种垂直馈电低互耦的缝隙阵列天线，并针对低温共烧结陶瓷工艺进行了仿真分析。

目录

文摘

英文文摘

东南大学学位论文独创性声明和使用授权声明

第一章引言

§1.1本课题的研究背景

§1.2相关领域发展现状

§1.3本文的主要内容及创新之处

参考文献

第二章基片集成波导结构的分析方法

§2.1全波积分方程矩量法

§2.2 BI-RME方法

§2.3频域有限差分法

§2.4 小结

参考文献

第三章直线法在周期性导波问题中的应用

§3.1直线法基本原理

§3.1.1二维Helmholtz方程的离散化及其通解

§3.1.2差分矩阵

§3.2.3三维Helmholtz方程的离散化及其通解

§3.2周期性导波问题

§3.2.1侧壁开槽方波导

§3.2.2周期性平面导体结构

§3.2.3 Bragg介质光栅

参考文献

第四章基片集成波导的传输特性

§4.1基片集成波导的直线法计算模型

§4.2频域吸收边界条件的构造理论

§4.2.1基本原理

§4.2.2 已有吸收边界条件的导出

§4.2.3反射系数

§4.2.4在基片集成波导问题中的应用

§4.3传输特性分析

参考文献

第五章基片集成波导馈电的缝隙

§5.1缝隙特性的数值计算方法

§5.1.1Stevenson公式

§5.1.2变分法

§5.1.3矩量法

§5.2计算缝隙谐振长度的解析方法

§5.2.1公式推导

§5.2.2结果分析和比较

参考文献

第六章基片集成波导缝隙阵列天线

§6.1波导缝隙阵的设计方法

§6.2 Elliott方法

§6.2.1第一设计公式

§6.2.2第二设计公式

§6.2.3设计步骤

§6.3缝隙的内部耦合

§6.4基片集成波导缝隙阵列天线的设计

§6.5总结

参考文献

第七章基片介电常数分析和测量

§7.1对基片集成波导缝隙的影响

§7.2基片集成介质介电常数测量方法

§7.3结果分析

参考文献

第八章基片集成单脉冲天线

§8.1微带电桥原理

§8.2单脉冲天线的设计和实现

参考文献

第九章LTCC集成低互耦缝隙阵列天线

§9.1 LTCC工艺概述

§9.2 LTCC基片集成波导

§9.3低互耦缝隙阵列的设计

§9.4立体馈电方式

§9.5仿真结果

参考文献

第十章结论与展望

致谢

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