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原文传递车载防撞雷达天线设计与研究

论文题名：	车载防撞雷达天线设计与研究
关键词：	车载防撞雷达;微带串馈阵列天线;全波仿真软件
摘要：	21世纪以来，汽车几乎成为了每个人的代步工具。为此，出行安全成为人们的关注焦点，催生了毫米波汽车防撞雷达的出现。车载防撞雷达天线主要工作在24GHz、77GHz和79GHz频段，多采用微带串馈阵列天线，能达到不同的增益和波束宽度。本文对微带串馈阵列天线进行了设计与研究。　　基于网络S参数与能量传输的关系，本文给出了一种微带串馈阵列天线的设计方法。将阵列天线中的每个天线单元等效为双端口网络，将末端天线单元等效为单端口网络。根据每个天线单元辐射能量的大小和S参数与能量的关系逐级递推出每个贴片单元传输系数的大小，同时保证使每个单元的反射系数最小。通过调节馈线长短使各单元同相辐射，从而实现微带阵列天线的设计。基于上述方法，本文主要分析设计了工作在24GHz的等幅同相和低副瓣两个天线阵列，并采用全波仿真软件HFSS进行仿真，验证了设计方法的有效性。　　根据天线指标要求选择5元等幅同相辐射微带串馈阵列天线为目标天线，选用厚度为0.254mm的RO4350为介质基板。直线阵采用串联馈电，使用HFSS和ADS联合仿真对阵列天线进行匹配。仿真结果表明驻波小于2时天线的工作频带为23.8-24.3GHz，相对带宽为2%，天线增益为13dBi，E面、H面半功率波瓣宽度分别为20°、66°，E面副瓣电平为-12.5dB。设计了工作在2.4GHz的4元直线阵，基板选择厚度为1.5mm的F4B。仿真和测试结果表明，该阵列天线工作频带为2.38-2.42GHz，相对带宽为1.6%，增益为12.48dBi，E面、H面半功率波瓣宽度分别为25°、67°。　　为了满足雷达远距离探测需求，车载雷达天线方位面、俯仰面都应满足高增益、低副瓣的要求。设计方位面时，采用5元微带串馈阵列，为了实现低副瓣，各单元能量大小满足切比雪夫分布。设计俯仰面时，采用1分4不等分T型功分器并联馈电实现功率加权。同时使用ADS和HFSS联合仿真对天线进行优化设计。仿真结果表明，天线阵列的增益为17.5dBi，工作带宽为23.62-24.15GHz，相对带宽为2.2%。同时，阵列的方位角为22°，俯仰角为24°，E面副瓣电平为-14.5dB，H面副瓣电平为-17.5dB，满足了高增益、低副瓣窄波束的阵列天线指标要求。
作者：	程成
专业：	电子科学与技术;电磁场与微波技术
导师：	尹应增
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西安电子科技大学
学位年度：	2021