【摘 要】
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圆极化天线具有良好的抗干扰特性,被广泛应用于卫星通信领域。Ka波段卫星通信具有系统容量大、可用频带宽、功耗低等优点,成为宽带卫星通信发展的方向。为了满足卫星通信系统对于小型化、宽频带和高增益天线的需求,本文基于高次模基片集成腔（Substrate Integrated Cavity,SIC）辐射结构,开展了Ka波段圆极化天线及圆极化滤波天线设计研究,论文具体工作如下:1.首先,简要介绍了本论文研究
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圆极化天线具有良好的抗干扰特性,被广泛应用于卫星通信领域。Ka波段卫星通信具有系统容量大、可用频带宽、功耗低等优点,成为宽带卫星通信发展的方向。为了满足卫星通信系统对于小型化、宽频带和高增益天线的需求,本文基于高次模基片集成腔（Substrate Integrated Cavity,SIC）辐射结构,开展了Ka波段圆极化天线及圆极化滤波天线设计研究,论文具体工作如下:1.首先,简要介绍了本论文研究背景与意义;然后,概述了圆极化阵列天线和滤波天线研究现状;其次,介绍了天线基本电性能参数、基片集成波导（Substrate Integrated Waveguide,SIW）和SIC基本结构;最后,介绍了滤波器网络综合等效电路基本原理。2.设计了一款Ka波段8×8 SIC圆极化阵列天线。首先设计了一款Ka波段SIC圆极化单元天线。通过在SIC辐射口径面引入45°倾斜放置的长条形金属寄生贴片,结合SIC内部高次模TM211模和TM121模以及背腔缝隙耦合振子辐射模式,使单元天线获得宽带高增益圆极化辐射特性。然后基于低损耗SIW馈电网络,设计了一款Ka波段8×8圆极化阵列天线。最后加工了阵列天线样品,阵列天线实测有效带宽为25.85～32.10 GHz（21.57%）,通带范围内最大增益为26.1 d Bic,实现了宽带和高增益辐射。3.设计了两款Ka波段圆极化滤波天线和一款Ka波段2×2圆极化滤波阵列天线。首先设计了叠层分布四阶SIW滤波器,将前述SIC单元天线作为滤波器的输出负载,综合设计了SIC圆极化滤波天线。然后为进一步减小滤波天线尺寸,调节滤波器的外部Q值等于多模SIC天线的辐射Q值,将SIC单元天线作为SIW滤波器最后一阶谐振腔,联合设计了SIC圆极化滤波天线,相比于综合设计的滤波天线,尺寸减小约30%。最后在联合设计的滤波单元天线基础上,设计并加工了一款Ka波段2×2圆极化滤波阵列天线。滤波阵列天线有效带宽为27.48～31.02 GHz,通带内最大增益为14.03 d Bic,具有良好辐射特性的同时,还具有通带滤波响应。
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