用于毫米波雷达探测的77 GHz频段天线优化设计开题报告

 2021-08-14 02:06:59

1. 研究目的与意义(文献综述)

研究的目的及意义:

毫米波波段介于厘米波和光波之间,包含在微波波段的范围内,其频率范围为30-300ghz。人类对毫米波雷达的研究开始于20世纪40年代,由于当时的技术水平有限,不能解决超高频时的功率损耗的低效率的问题,因此对毫米波雷达的研究并不能一蹴而就,实现普及。现如今,随着信息化、网络化时代的到来,人们对通信领域以及测量精度提出的更高要求,之前所遇到的问题也被逐一击破,毫米波相较于其他频段电磁波的优势愈加被彰显。就毫米波自身特性而言,相比于光波,其在空气中传播时,传播衰减小,受到自然光和热辐射的影响也较小。其次,大气对电磁波的选择性吸收,充分扩大了毫米波在大气中传播的频谱带宽,使毫米波雷达探测领域中的高精度和高分辨率得以实现。应用于雷达的毫米波天线的口径和体积也较小,有益于集成的优点。因此,毫米波雷达已经被广泛应用于军用和民用,如:导弹制导、气象监控、遥感探测、振动检测及远程通信等领域。根据各个波段的毫米波在大气中的传播特性不同,人们已将多种技术应用于不同的毫米波段,如:39ghz高速信息链、60ghz短距传输信息链、77ghz汽车雷达和94ghz成像雷达等。

毫米波雷达在各个领域的应用中,天线作为终端起到信号发送和接收的作用。天线设计是否优良,直接决定了雷达的工作性能。天线的工作参数主要包括:增益、辐射角及天线的工作带宽。对于成对的收发天线,我们还要求它们之间有较高的隔离度,以减小信号在传输过程中的能量损失。目前,常见的天线主要有微带天线、螺旋式天线、八木天线和偶极天线等。其中,微带天线具有高增益、低剖面的特点,易于集成于元器件,制作加工简单;圆极化天线相比于线极化天线具备高的隔离度,能够保证信号的传输效率,微带天线在馈电网络的设计上,具有较高的灵活性,可通过改变微带馈线的曲流路径或同轴线馈电点的位置,更为方便的实现圆极化。微带天线成为毫米波天线设计的主流已是不争的事实。相比于微波内的其他频段,毫米波在空气中传播时,更易受到微粒和分子的影响。因此,毫米波段的天线多采用阵列的形式,来提高天线的增益。

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2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容:

本人于本科在读期间,作为项目负责人申请参加了国家大学生创新计划,项目名称是“用于车—地通信的无线微波系统优化研究”。团队设计出了一种新型结构的60ghz环形微带贴片天线,制作天线实物3付,主要应用在车—地通信中。在项目答辩后,经校方专家组验收合格。本设计承接之前国家大学生创新计划中60ghz的天线,继续进行深入的优化和研究。内容包括如下几点:

(1)查阅相关的论文资料,在77ghz天线的基础上重新选取板材,确定基片的介电常数和厚度。对贴片的材质重新选取。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需的基本概念和基础知识。确定方案,完成开题报告。

第4-6周:根据已有研究成果,确定进行本课题研究的基本路线和具体方案。

第7-10周:研习77ghz小型化平面微带天线的几类结构特点与物理原理,包括与此相关的天线馈电技术、商用软件基本使用方法,同步开始进行设计与优化计算。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]lic,lubeckevm,boric-lubeckeo,etal.areviewonrecentadvancesindopplerradarsensorsfornoncontacthealthcaremonitoring[j].ieeetrans.microw.theorytech.,2013,61(5):2046-2060.

[2]陆贵文.一种新型毫米波电磁偶极子天线阵列设计[d].香港:香港城市大学.

[3]wenmingliu,huanshengning,baofawang.rfidantennadesignofhighwayetcinits[j].antennas,propagationemtheory,2006.isape'06.7thinternationalsymposium,2006(26-29oct):1-4.

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