新型高增益反射陣列天線的設(shè)計(jì)

摘要 介紹了一種新型的高增益反射陣列天線。根據(jù)柵格陣列的特點(diǎn)，確立了天線的結(jié)構(gòu)，通過開槽線阻抗變換器實(shí)現(xiàn)匹配，并利用電磁場仿真軟件HFSS對該天線進(jìn)行了理論分析。仿真值與實(shí)測值能較好地吻合，表明該天線具有良好的匹配和高增益特性。
關(guān)鍵詞 高增益；柵格陣列；反射器

反射器被廣泛地用于改變天線的波瓣圖。采用一片足夠大的平板反射器，可以消除天線的背向輻射，顯著提高天線增益。文中通過選取柵格陣列天線的5個(gè)輻射單元，在其后方加一個(gè)有限大的平面反射器，然后調(diào)整天線與反射器之間的距離，使天線達(dá)到最佳效果。該天線具有結(jié)構(gòu)簡單、低剖面、易于共形等特點(diǎn)，同時(shí)具有高增益、低副瓣等輻射特。因而關(guān)于此類天線的輻射特性、饋電方式、數(shù)值計(jì)算等分析研究倍受矚目，在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。

1 柵格陣列
柵格陣列是由柵格單元組成的陣列天線。如圖1所示，采用金屬導(dǎo)體作為矩形柵格單元，每個(gè)矩形單元長為λ0／2，寬為λ0／4。該陣列平行置于接地板上，接地板到到柵格陣列的距離約為λ0／4。整個(gè)陣列的饋電很簡單，用50 Ω同軸電纜的內(nèi)導(dǎo)體穿過接地板上的孔接于柵格陣列，外導(dǎo)體則焊接在接地板上。圖中箭頭表示瞬時(shí)電流分布，柵格單元的所有短邊上電流相位都保持一致，為主要輻射單元。25個(gè)主輻射單元可以實(shí)現(xiàn)增益18．1dBi。

2 天線設(shè)計(jì)
如圖2所示，天線選取柵格陣列的5個(gè)輻射單元，為使天線性能達(dá)到最佳效果，選取天線到接地板的距離為λ0／4。經(jīng)過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的實(shí)測，天線在頻率點(diǎn)f=1 600 MHz的輸入阻抗為325．6 Ω，為實(shí)現(xiàn)與50 Ω的匹配，采用開槽線阻抗變換。另外在設(shè)計(jì)中主饋線上還要加一段長為λ0／4的短路線，以起到平衡饋電的作用。