一種Ku波段寬頻帶微帶天線的仿真設(shè)計(jì)

在接地板和饋線之間是一層介質(zhì)板，理論上說其介電常數(shù)越大對波的束縛作用越好，減少漏波，增大能量耦合效率。饋電網(wǎng)絡(luò)采用50歐姆的微帶開路線，通過調(diào)節(jié)開路枝節(jié)ls的長度來改善輸入端口的阻抗特性，來實(shí)現(xiàn)輻射貼片的寬頻帶匹配。為了減小H型槽耦合饋電帶來的背向輻射，在天線的底部加入一反射板（Reflector），以提高天線的增益和改善天線方向圖的前后比。

3 仿真及分析

本文利用基于有限元方法的數(shù)值仿真軟件進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了一個(gè)工作在Ku波段的線極化微帶天線。由于該結(jié)構(gòu)天線的參數(shù)較多，在仿真設(shè)計(jì)時(shí)我們根據(jù)理論分析了解每個(gè)參數(shù)對天線性能的可能影響，然后再分別對每個(gè)參數(shù)進(jìn)行仿真優(yōu)化，因此這個(gè)過程是個(gè)不斷修正不斷往復(fù)的過程，直至最終獲得滿意的結(jié)果。經(jīng)過仿真優(yōu)化后天線的尺寸如表1所示。

仿真得到的天線反射系數(shù)（S11）圖如圖2所示，由圖可知，該天線S11-10db的阻抗帶寬為11.66GHz~17.45GHz，達(dá)到了39.8%的相對帶寬。優(yōu)于同軸探針饋電和僅使用H型槽耦合饋電的微帶天線。仿真結(jié)果表明，采取H型槽耦合饋電，并在輻射貼片上開縫結(jié)構(gòu)的微帶天線具有寬頻諧振特性。

表1 天線結(jié)構(gòu)尺寸（單位：mm）

圖2 S11曲線

圖3分別給出了天線在15GHz的E面和H面方向圖，以及各自的交叉極化方向圖。由圖可知，天線E面和H面的半功率波束寬度（HPBW）分別是65°和58°。交叉極化電平分別小于-38db和-28db, 可見該天線的交叉極化特性良好。E面和H面的天線方向圖前后比分別優(yōu)于19db和26db，可見由于反射板的存在，抑制了天線的背向輻射，而且提高了天線的輻射效率。這些結(jié)果表明了該結(jié)構(gòu)微帶天線具有良好的電性能和輻射特性，具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義。