1. 研究目的与意义（文献综述）

现在公认最早的天线是由赫兹在1886年为证明电磁波理论而设计的，当时还只是存在于实验阶段，并没有投入商业使用。而其商业应用则是在二十世纪初由马可尼实现的，他在赫兹所搭建的天线系统基础上，增加调谐电路调制信号，使发射出的电磁波可以携带信息^[1]。随着计算机科学技术的发展，各种电磁仿真软件的出现给天线的仿真与设计带来了极大的便利，极大的减少了天线的设计周期，天线工作的波段逐渐由米波发展到厘米波、毫米波。

毫米波段(1~ 10 mm)相对应的频率为30~300 ghz，其不仅具有厘米波段全天候的特点，还具有红外波的高分辨力特点。毫米波具有很好的穿透性，具有良好的抗干扰、反隐身性能。同时，毫米波天线波束窄，角分辨力高，频带宽^[2]。因此，毫米波天线在雷达、制导、遥感、医学等领域都有较为广泛的应用。77 ghz频段为毫米波波段的一部分，该频段天线的应用广泛，设计也很丰富。

谐振频率为77 ghz频段的天线有多种类型，如文献[3]中提出的一种新型的圆极化槽天线，它通过脊间隙波导（ridge gap waveguide）技术来实现天线的优化设计，能量在金属脊和上层平面之间的空气间隙中传输，并通过旋转的矩形开槽来实现天线的圆极化，最终对天线做1×4的线性槽阵列实现了13.5 dbi的增益。也有基片传输波导（substrate-integrated-waveguide）式天线，双槽形谐振频率位于77 ghz的该种天线可实现高达25 dbi的增益^[4]。基片集成波导介于微带与介质填充波导之间的一种传输线，基片集成波导（substrate integrated waveguide，siw），是指的使用 pcb，ltcc工艺加工而成的类波导结构，其与传统介质填充波导结构有极大的相似性，但因其加工难度小，成本低，重量轻，所以被广泛地应用于在微波毫米波频段天线中^[5]。同时，八木天线也可应用于77 ghz频段，如文献[6]中就利用平衡滤波器的输出给77 ghz频段八木天线供能，并最终设计出一整套天线系统。

2. 研究的基本内容与方案

本次毕业设计基于本人参加的国家大学生创新项目成果，基于双环形馈线的毫米波四向垂直多向辐射微带天线的实用新型专利进行进一步优化设计，主要工作利用电磁仿真软件feko，通过缩小天线尺寸将其谐振频率从60 ghz调整到77 ghz。继续搜索相关文献，对天线的结构进行设计，希望可以得到得到更好的辐射效能。学习天线的材料问题，并进行材料的选择，为实物制作做准备。实物制作好之后利用矢量网络分析仪进行测试，并尝试搭建简易桥隧探测系统。

在设计优化天线的过程中，最终希望得到高增益、低反射系数、具有全向性的天线，并以此天线为基础，来构建一个用于桥隧探测的天线系统，能非接触、实时地传送信息。

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77 ghz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。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] john d. kraus， ronald j. marhefka. 天线（第三版）[m]. 章文勋，译．北京：电子工业出版社，2011：1-3.

[2] 石星．毫米波雷达的应用和发展[j]．电讯技术，2006（第1期）：1-9．