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微波毫米波集成天线技术

2018-02-28张启光

电子技术与软件工程 2018年13期
关键词:微波

张启光

摘要 随着无线通信技术的快速发展,对低频无线频谱的稳定发展提出了更高的要求。而微波毫米波不仅具有波长较短的特点,而且还具备带宽较宽的特点。因此,不断的运用微波毫米波集成天线技术,能够有效解决无线电接入技术所面临的问题,而且还可以提高高速宽带无线接入技术的应用效率。本文就针对微波毫米波集成天线技术展开具体的分析与讨论。

【关键词】微波 毫米波 集成天线

随着多媒体技术以及网络技术的快速发展,人们对带宽的需求也在不断增加。而传统的无线频谱资源越来越趋于饱和,这样就无法满足人们对带宽的需求。因此,为了有效的实现高速、宽带无线通信,我们就应不断开发新的无线频谱资源,以此不仅能够有效的扩大通信系统的容量,而且还能在一定程度上对带宽进行有效的改善,从而有效的促进我国宽带通信技术的快速稳定发展。

1 基片集成背腔贴片天线及阵列设计

微波毫米波具有工作性能较好、易于小型化等特点。因此,微波毫米波就受到了工业界较为广泛的应用。而微波毫米波天线作为毫米波中的重要组成部件,其不仅收益较高,而且成本较低。因此,为了有效的减少微波毫米波频段的表面波损耗,我们就应采用背腔结构的贴片天线,这样才能有效的提高天线的增益。此外,随着宽带无线通信的快速发展,对微波毫米波频段的加工精度提出了更高的要求,而传统的波导结构加工成本较高,这样就大大增加了所消耗的经济成本。而采用基于基片集成波导结构的平面宽度背腔贴片天线及阵列,可以通过采用PCB工艺,并不断的运用SIW结构,来有效的促进辐射单元能够产生辐射。此外,基片集成背腔贴片天线的主要工作原理为其利用两个谐振频率较为相近的矩形贴片天线和谐振腔来有效的展示天线的宽度,这样不仅能够有效的增加天线的增益,而且还能不断的提高天线的辐射频率。

2 平衡式馈电高增益缝隙天线阵

微波毫米波集成天线技术不仅包括:基片集成背腔贴片天线及阵列设计,而且还包括平衡式馈电高增益缝隙天线阵。其中,随着互联网技术的不断快速发展,传统的无线架构已经无法满足用户的上网需求,进而也就影响了人们的生活质量。而异构网络的提出,可以有效的将其用于热点区域的带宽保障并不断的解决盲点区域的覆盖问题,这样就能有效的将流量进行分担。此外,无线回傳方式具有简单、快速部署的特点。因此,运用平衡式馈电高增益缝隙天线阵就能有效的解决点对点大容量网络回传问题,从而就能不断的提高运行效益。其中,为了有效的提高缝隙天线的增益,我们就应将缝隙天线进行串馈激励。平衡式馈电缝隙天线的设计原理主要为:为了有效的使基片集成波导与缝隙之间能够达到良好的匹配,我们就应不断的促进缝隙单元中的电导能够满足相应的条件,这样就能有效的降低天线的驻波。而功率分配器作为阵列天线的重要组成部分,其在阵列天线的设计中有着十分重要的作用。其中,常见的基于SIW机构的功率分配器主要有H面T型与Y型3dB功分器。虽然其各自有各自的优点,但是其却存在着占用面积大等缺点。而基于传统波导结构的交替相位功率分配器,具有结构紧凑的特点,这样就能有效的增加天线的收益,从而不断的促进相关技术的有效运行。因此,不断的运用平衡式馈电高增益缝隙天线阵,可以有效的保证天线最大增益的指向不会随着工作频率的变化而变化,这样就能有效的为天线的运行提供一个点对点的高增益应用环境。而通过对滤波器以及天线的设计,还能在一定程度上有效的改善天线的频率选择性以及驻波特性,这样就能有效的提高接收机输入信号的信噪比,以此来有效的提高天线的增益,进而不断的满足点对点的运行需求。

3 微波毫米波基片集成波导天线

随着半模基片集成波导和基片集成波导技术的出现,有效的推动了微波毫米波基片集成天线技术的发展,并为其提供良好的计平台。首先,该技术可以确保无源电路和天线的设计能够在平面介质基片上进行,如选择标准PCB工艺实现等;其次,该技术选择的导波结构具有低损耗特性和近似封闭性的特点,这些是共面波导、微带线等无法比拟的。实际上,微波毫米波段基片集成波导天线技术根据其辐射形式的不同可以划分为口面辐射和端射辐射两大类。端射式有包括了半模基片集成波导和基片集成波导馈电的渐变槽天线、偶极子天线和八木羽田天线,其可以获得较高的增益。口面辐射式天线包括半模基片集成波导和基片集成波导缝隙天线、基片集成波导构成的背腔天线、漏波天线等,其可以通过串并馈混合阵列或串馈阵列来提高增益。

4 电磁偶极子背腔贴片天线

随着通信技术的快速发展,对宽带的运行速度以及增益提出了更高的要求。而将电偶极子和磁偶极子有效结合起来,并同时激励的电磁偶极子天线,其不仅具有带宽较宽等特性,而且还具备方向图稳定以及后瓣辐射小等特点。因此,其也受到了较为广泛的应用。而本文所提出的主要是一种采用SICL激励的电磁偶极子背腔贴片天线,该天线的阻抗带宽较宽,且能够有效的覆盖住整个工作频段,这样不仅能够增加方向图的稳定性,而且还能有效的提高整个天线的增益,从而不断的促进整个通信技术的稳定发展。此外,该天线主要采用标准的多层板PCB工艺进行加工,这样就有利于生产和电路集成,从而不断的提高电线的增益。其中,电磁偶极子背腔贴片天线的主要运行原理为:在电偶极子和磁偶极子的共同辐射下,天线的极化方向就会沿着X轴,此时电偶极子就会和磁偶极子进行耦合,从而不断的增加天线的阻抗宽度和方向图的稳定性。因此,不断的运用电磁偶极子背腔贴片天线,不仅可以有效的增加天线的增益,而且还能在一定程度上有效的改善天线的运行平坦度,从而就能有效的降低整个运行成本,以此来有效的促进通信系统的良好运行。

5 总结

随着通信技术的不断的快速稳定发展以及网络技术的不断更新,不断的研究与分析微波毫米波集成天线技术,对于有效的提高整个天线的增益以及不断的促进通信系统的稳定运行都具有至关重要的作用。因此,我们就应从基片集成背腔贴片天线及阵列设计、平衡式馈电高增益缝隙天线阵、微波毫米波基片集成波导天线以及电磁偶极子背腔贴片天线等方面来对微波毫米波集成技术进行有效分析,从而不断的提高阻抗的宽度和增益的宽度,以此来有效的促进我国通信技术的不断快速稳定发展。

参考文献

[1]李绪平,张盛华,杨亚兵等.3毫米波段缝隙阵天线的热电一体化设计研究[J].电波科学学报,2014,29 (02): 276-281.

[2]Deepak Boppana.实现低成本、低功耗无线异构网络

仔细选择HetNet小型蜂窝架构类型,帮助设计人员满足成本、功耗目标[J],中国集成电路,2013,22 (08):69-71.

[3]邹雄,童创明,庞维建等,基片集成波导正弦渐变槽单脉冲天线[J].电子与信息学报,2014,36 (09): 2227-2231.

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