。综合上述分析,高增益阵列天线很难兼顾平面化、高增益与宽频带特性;波束聚焦阵列天线很难实现平面化、小型化等特性。随着基片集成波导技术以及多层加工工艺的持续发展和日益成熟,基于多层拓扑结构的阵列天线成为解决上述问题的主要方案之一。1.2国内外研究现状1.2.1高增益阵列天线高增益平面阵列天线常见类型为缝隙阵列天线、贴片阵列天线与八木阵列天线等,其设计思路和结构形式随着加工工艺的发展而日益多样化。毫米波频段阵列天线加工工艺包括PCB加工技术,加工技术等。1.单层PCB加工技术条件下,阵列天线的设计与加工被限制在二维平面,无法有效解决增益与带宽之间的矛盾。2000年,日本MakotoAndo团队通过在基片上设计出规律金属化通孔和缝隙,形成平板波导缝隙阵列天线[2],其结构如图1-1所示。该阵列天线在77GHz处增益为35.3dBi,辐射效率为39.3%。图1-1平板波导缝隙阵列天线结构图2004年,东南大学洪伟团队设计完成了一款X波段4×4基片集成缝隙阵列天线[3],该阵列天线采用微带树状一分四等功率分配器分别对四条四纵缝缝隙阵列馈电,实物如图1-2所示。该阵列天线中心频率为10GHz,|S11|<–10dB的带宽为600MHz,增益为15.7dBi。图1-2缝隙阵列天线2012年,电子科技大学程钰间等人设计了一款94GHz单脉冲天线[4],实物如图1-3所示。该阵列集成了四个3dB定向耦合器,四个90°移相器,四路树状1分16等功率分配器以及四个16×16纵向缝隙子阵列。该单脉冲天线可以在93~96GHz频带范围内实现窄波束、高增益工作特性,最大增益为25.8dBi,最大零点深度为–43.7dB。图1-3单脉冲阵列天线2.多层PCB加工技术将阵列设计从二维平面拓展到三维空间,增加的一个设计自由度可以改善增益与带宽之间的矛盾,但是高频段介质基片的高损耗会降低阵列天线的增益和效率。
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