新型高增益反射陣列天線的設計
摘要 介紹了一種新型的高增益反射陣列天線。根據柵格陣列的特點,確立了天線的結構,通過開槽線阻抗變換器實現匹配,并利用電磁場仿真軟件HFSS對該天線進行了理論分析。仿真值與實測值能較好地吻合,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個輻射單元,在其后方加一個有限大的平面反射器,然后調整天線與反射器之間的距離,使天線達到最佳效果。該天線具有結構簡單、低剖面、易于共形等特點,同時具有高增益、低副瓣等輻射特。因而關于此類天線的輻射特性、饋電方式、數值計算等分析研究倍受矚目,在現代無線通信系統(tǒng)中的應用越來越廣泛。
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,采用金屬導體作為矩形柵格單元,每個矩形單元長為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。整個陣列的饋電很簡單,用50 Ω同軸電纜的內導體穿過接地板上的孔接于柵格陣列,外導體則焊接在接地板上。圖中箭頭表示瞬時電流分布,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個主輻射單元可以實現增益18.1dBi。
2 天線設計
如圖2所示,天線選取柵格陣列的5個輻射單元,為使天線性能達到最佳效果,選取天線到接地板的距離為λ0/4。經過矢量網絡分析儀的實測,天線在頻率點f=1 600 MHz的輸入阻抗為325.6 Ω,為實現與50 Ω的匹配,采用開槽線阻抗變換。另外在設計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。
評論