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          基于魔T的準(zhǔn)八木天線的設(shè)計

          作者: 時間:2014-05-30 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/259434.htm

          1 引言

          ,又稱為引向天線或波道天線,廣泛用于米波和分米波通信、雷達(dá)、電視以及其他無線電技術(shù)設(shè)備中,傳統(tǒng)的是由一個有源陣子,一個反射器和一個引向器組成。的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,可以得到很高的增益。缺點是頻帶較窄。

          隨著微波技術(shù)的快速發(fā)展,小型化、低剖面、低成本的天線倍受關(guān)注。微帶八木天線具有高增益、低剖面的特點,傳統(tǒng)的微帶八木天線需要引入一個180°相位差的功分器作為饋電網(wǎng)絡(luò)。由于180°相位差的功分器是不對稱結(jié)構(gòu),天線方向圖最大輻射方向受其影響,指向偏離端射方向。

          本文結(jié)合一款新型的,利用其等幅輸出端口,設(shè)計了一種新型的微帶八木天線。相對比文獻(xiàn),該天線采用的對稱饋電端口,降低了饋電網(wǎng)絡(luò)對天線輻射方向圖的影響。該天線最大增益為5.95 dBi,電壓駐波比在工作頻帶內(nèi)低于1.93。

          2 天線單元的結(jié)果與分析

          微帶八木天線的結(jié)構(gòu)如圖1所示。它是由三部分組成:一個有源陣子,一個引向陣子和實現(xiàn)等幅。其中是用耦合饋電的方式實現(xiàn)兩個輸出端口的相位相反,地板作為微帶八木天線反射器。

          天線各個單元尺寸如下:微帶饋線長度L0,線寬W0;地板耦合縫隙寬度S,長度Ls;50歐姆傳輸線L1,輸出端口間距g;四分之一波長阻抗變化器L2×W2;有源陣子L3×W3,引向陣子L4×W4,陣元間距G。本文采用介電常數(shù)為2.65,厚度為1 mm的介質(zhì)板,尺寸為L×W,利用ANSOFT公司的電磁仿真軟件HFSS11.0進(jìn)行仿真。

          圖1 微帶八木天線

          2.1 魔T差端口饋電網(wǎng)絡(luò)

          魔T是微波、毫米波電路中的重要器件,廣泛應(yīng)用于微波集成電路、電子對抗以及制導(dǎo)系統(tǒng)等。如圖2所示,傳統(tǒng)的魔T是一種四端口網(wǎng)絡(luò),端口2與端口4是相互隔離的。信號從4端口輸入,從1,3端口輸出,信號等幅,4端口稱為Δ端口;信號從2端口輸入,從1,3端口輸出,信號等幅同相,2端口稱為Σ端口。

          圖2 魔T

          利用魔T以上特點,結(jié)合設(shè)計了魔T差端口饋電網(wǎng)絡(luò),并應(yīng)用在微帶八木天線設(shè)計中,其結(jié)構(gòu)如下圖3。

          圖3 魔T差端口饋電網(wǎng)絡(luò)

          經(jīng)過優(yōu)化得到差端口網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù),仿真結(jié)果如圖4所示。在5GHz~6GHz范圍內(nèi),S11小于-14 dB,S21和S31在-4.4 dB±0.3 dB范圍內(nèi)。傳輸系數(shù)與理想情況下-3 dB的要求還存在一定的差距,原因在與能量在兩次微帶與縫隙傳輸過程中向外輻射損耗。

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