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随着第五代移动通信(5G)的快速发展,微波频段6GHz以下的频谱资源日趋紧张,频带内干扰也愈来愈严重,进而人们将目光转向了毫米波频段。毫米波拥有丰富的频谱资源,为了满足高速通信的需求,研究和发展5G毫米波技术成为当务之急。宽带天线作为毫米波技术的重要组成部分之一,在超高速数据传输过程中扮演着重要的角色。然而毫米波天线产生的传输损耗比较严重,并且传统的串馈组阵方式会导致天线的工作带宽急剧下降。因此,人们提出了一种新的传输线形式-基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide,SIW)。SIW可实现传统金属波导功能且具有低损耗的特性,被广泛运用于毫米波天线的设计。但传统的SIW缝隙阵带宽较窄,无法满足高速通信的需求。本文主要围绕毫米波宽带阵列天线展开深入研究,以SIW缝隙加载寄生单元提高天线的工作带宽为主要切入点。本文主要工作内容如下:1.毫米波宽带天线单元的设计。首先结合SIW缝隙阵以及缝隙耦合微带天线设计原理,提出了一种SIW缝隙耦合馈电的微带天线,并且该设计方法同样适用于SIW加载其他的辐射单元;其次结合磁电偶极子(Magneto-Electric Dipole,MED)互补原理,设计了一个SIW缝隙耦合馈电的MED天线单元,解决了微带天线交叉极化大和前后比小的问题。2.SIW横缝耦合馈电的线阵天线。首先对SIW缝隙耦合馈电的MED天线单元做出改进,提出双振子MED天线单元,使其具有宽带且带宽内增益稳定等特性。然后设计SIW功分器以及SIW-CPWG转接器,并与双振子MED天线单元组成1?8宽带并馈磁电偶极子阵列天线。最后对上述天线进行加工和实测。结果表明,该阵列天线的-10dB阻抗带宽为31.43%(24~32.8GHz),增益为11~13.2dBi。3.SIW纵缝耦合馈电的平面阵列天线。结合磁电偶极子天线的设计思想,提出了拱形MED天线单元,使得新设计的天线单元具有宽带小型化的优势。基于上述天线单元设计4?4宽带阵列天线,并对该阵列天线进行加工和测试。结果表明,该阵列天线的-10dB阻抗带宽为18.9%(25.7~31GHz),增益为13.2~14.2dBi。该阵列天线的工作频带同时包含了北美和亚洲已授权的毫米波通信频段。因此,该天线适用于多个通信系统。