平板端射天線陣饋電特性的研究
加入技術(shù)交流群
下面把橫向仿真的結(jié)果也繪制成表格，如下表。
表2橫向排列陣列仿真結(jié)果匯總表
單元數(shù) | S11幅度(dB) | S11相位(度) | 駐波比 | 輸入阻抗(歐) | 增益(dB) |
2 | -5.15 | 86.77 | 3.47 | 28.4+45.2j | 14.71 |
3 | -5.11 | 80.78 | 3.5 | 31.0+49.5j | 14.58 |
5 | -5.11 | 80.77 | 3.5 | 31.0+49.5j | 14.50 |
7 | -5.12 | 80.79 | 3.49 | 31.0+49.5j | 14.54 |
9 | -5.12 | 80.78 | 3.49 | 31.0+49.5j | 14.52 |
這次關(guān)于橫向陣列的實(shí)驗(yàn)仿真我們可以看出與軸向陣列的結(jié)果差異較大的幾點(diǎn)：第一，增益的變化小了很多，約為0.2dB左右，但與軸向排列不同的是，橫向排列時(shí)，單元之間是有間距的，間距為1.5個(gè)波長，所以互耦的減小大部分原因是由于單元間距的拉開；第二，2單元時(shí)候，耦合對相位和輸入阻抗的影響很大，而單元數(shù)增加后，耦合影響已趨于穩(wěn)定，這樣分析的話整個(gè)平面陣的左右外圍的兩列陣列會受耦合影響較大。
分析完了軸向和橫向兩個(gè)直線方向上的耦合影響后，要綜合考慮一下當(dāng)周圍都存在天線單元時(shí)，耦合又是如何影響饋電特性的。
表3周邊排列陣列仿真結(jié)果匯總表
單元數(shù) | S11幅度(dB) | S11相位(度) | 駐波比 | 輸入阻抗(歐) | 增益 |
3 | -5.01 | 80.45 | 3.56 | 30.79+50.02j | 12.67 |
4 | -5.03 | 80.58 | 3.55 | 30.72+49.55j | 12.51 |
5a | -5.19 | 80.46 | 3.47 | 31.31+49.23j | 12.37 |
5b | -5.2 | 79.28 | 3.44 | 32.28+50.11j | 15.20 |
9 | -5.36 | 78.52 | 3.34 | 33.44+49.86j | 14.68 |
15 | -5.68 | 64.4 | 3.17 | 44.99+57.99j | 14.96 |
25 | -5.21 | 64.11 | 3.43 | 43.10+61.05j | 16.41 |
觀察這個(gè)表格所匯總的結(jié)果，我們可以發(fā)現(xiàn)更多的變化和不同，明顯可以看出，在此系列仿真中，s11的相位，天線的輸入阻抗以及增益都有較大的變化，不再像之前隨著單元數(shù)目增多，特性趨于穩(wěn)定了。首先，對于5單元陣列本文由2次不同的仿真，增益的不同值得分析，具體排列方式如下圖。
圖55單元為a型排布示意圖
圖55單元b型排布示意圖
如圖3.7所示，當(dāng)被測單元前后左右方向都有天線單元時(shí)，從表3.4所知，其增益只有12.37，比起獨(dú)立單元的增益14.62，小了2dB，而如圖3.8所示，同樣是5單元，采用斜線排列時(shí)，被測單元增益達(dá)到了15.20，比獨(dú)立時(shí)增大了0.6dB。其他s11的幅度相位，輸入阻抗的數(shù)值相近。這種結(jié)果的差異說明了位于軸向上的遮擋效應(yīng)對于天線單元的增益影響是十分明顯的。9單元方陣和15單元陣的增益差別不大，25單元的增益較9單元增大了2dB左右，可以推測出單元數(shù)目對被測單元增益的增加不一定有直接關(guān)系，而周圍圈數(shù)的增加，由3*3增加到5*5，才使得被測單元增益上升，綜上所述可以推測，在布陣中去除相隔的軸線單元可能會增加增益，即采取稀布陣的方式，隨著數(shù)目增加，被測單元增益會提高。在組陣的時(shí)候，相位的變化趨勢是從80度逐漸減到了60度，輸入阻抗的實(shí)部和虛部都在增大，從30+50j左右變化到40+60j左右。
3實(shí)驗(yàn)測試
本文是對一款12行*8列，共96個(gè)端射天線的陣列做的實(shí)時(shí)測試。在端射方向上，各個(gè)陣單元是挨著排列的，在橫向上，饋電振子的間距是1.5
。與仿真設(shè)計(jì)的陣列結(jié)構(gòu)排布一致。測試條件是被測單元與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀相連，其余的天線單元用饋源處用同軸線接成匹配狀態(tài)，因?yàn)樵诜抡嬷性O(shè)計(jì)的規(guī)模最大的是5×5方陣，所以就選取了整個(gè)陣列中心處的5×5方陣的結(jié)果，均是中心頻點(diǎn)3Ghz處測得的各個(gè)單元的性能指標(biāo)，如以下表格所示。
表4實(shí)測條件下各單元中心頻點(diǎn)處s11
幅度值表（單位：dB）
-6.43 | -6.38 | -5.7 | -5.96 | -6.2 |
-5.1 | -5.4 | -5 | -5.1 | -5.5 |
-6.3 | -6.15 | -5.5 | -6 | -6.4 |
-5.9 | 5.3 | -5.1 | -5.6 | -5.2 |
-6.6 | -6.5 | -5.7 | -6 | -5.8 |
表5實(shí)測條件下各單元中心頻點(diǎn)處s11相位值表（單位：度）
62.9 | 78.3 | 59.8 | 56.8 | 64.5 |
63.1 | 64.4 | 61.7 | 62.6 | 59.1 |
92.6 | 67.1 | 55.6 | 53.5 | 64 |
57.6 | 50.1 | 53.2 | 55.3 | 54.3 |
67.4 | 67.4 | 62.2 | 62.6 | 65.1 |
評論