基于准TEM波激励的新型天线技术研究

With the widely application of millimeter-wave band, there is a great demand for the novel antenna because the conventional antennas can not meet the requirements of millimeter-wave systems due to the drawbacks of low efficiency or manufacture problem. This project aims on the research of quasi-TEM wave excitation in oversized rectangular waveguide to achieve the planar aperture feeding technique, which can reduce the transmission losses and simplify the structure of the feed network. With the planar aperture feeding technique, the millimeter-wave antennas can achieve the characteristics of high efficiency and easy fabrication. The main content includes: (1) quasi-TEM wave transmission structure based on oversized rectangular waveguide. (2) quasi-TEM wave excitation structure based on oversized rectangular waveguide. (3) Antenna radiation structure for quasi-TEM wave excitation.

随着毫米波频段的广泛应用，传统的天线形式由于效率低或加工难度大等问题已经不能满足毫米波系统的需求，需要一种新型天线出现。本项目拟采用对过尺寸矩形波导进行准TEM波激励的方法，实现平面大口径天线馈电，力求降低天线传输损耗、简化天线馈电网络结构，使天线在毫米波频段实现高效率、易加工等特性。主要内容包括：（1）基于过尺寸矩形波导的准TEM波传输结构；（2）基于过尺寸矩形波导的准TEM波激励结构；（3）适用于准TEM波激励的天线辐射结构。

本项目探索了准TEM波大口径馈电技术在毫米波天线设计中的应用，主要研究内容及成果有：1. 分析比较了原始形式、硬表面形式和间隙波导形式过尺寸矩形波导准TEM传输结构特性；2. 设计了串馈/并馈多端口形式、平面喇叭形式、平面反射面形式多种准TEM波激励结构；3. 基于准TEM波激励的并馈低副瓣天线、高效率天线，基于准TEM波激励的间隙波导串馈高效率天线，并利用3D打印技术进行加工，基于准TEM波激励的毫米波端射式圆极化天线和毫米波波束扫描天线，综上，本项目按计划完成了研究目标与研究内容，其成果可以为毫米波天线设计提供一种新的思路。