13、毫米波全向天线与大数据分析技术：从原理到应用

毫米波全向天线与大数据分析技术：从原理到应用

1. 毫米波全向天线的WGMs衍射发射

1.1 天线设计原理

在毫米波频段，为了研究Ka波段的回音壁模式（WGM）电场，采用了一种特殊的设计。使用特氟龙材料制作的圆盘形介质谐振器（DR），通过在方位方向上等间距的径向切割来配置衍射光栅。这种切割形成的寄生部分通过薄空气间隙来实现，空气间隙的尺寸根据WGM电场的波腹进行调整。具体操作步骤如下：
1. 确定圆盘形DR的尺寸，直径为8 cm，厚度约为7.2 mm。
2. 采用CST Studio Suite对DR的配置进行优化，使切割后的块体呈梯形结构，在分段DR边缘的宽度约为ds ≈ 5.5 mm，每个空气间隙的厚度约为dg ≈ 1.5 mm。
3. 为了在毫米波频段更好地工作，使用特氟龙材料时，空气间隙的径向深度采用8 mm。

1.2 天线的激励与馈电

为了给基于WGM的DR供电，采用了一个薄耦合槽。将分段DR沿着铜制的平面导电镜平移，简化了全向天线的激励过程。耦合槽的物理面积为7.2 × 0.5 mm²，并且与分段面平行放置，以提供强大的TE模式馈电，使WGM与馈电槽平行。具体操作步骤如下：
1. 制作耦合槽，确保其尺寸为7.2 × 0.5 mm²。
2. 将耦合槽平行于分段面放置在天线结构中。
3. 将分段DR沿着铜制导电镜平移，实现天线的激励。

1.3 结果与讨论

1.3.1 S11参数与Q因子

在35.7 - 38 GHz的频率范围内计算了基于WGM的全向天线的|S11|参数。在谐振频率f ≈ 36 GHz处，计算得到的Q因子和对应的 -3dB带宽约