新型高增益反射陣列天線(xiàn)的設計

摘要 介紹了一種新型的高增益反射陣列天線(xiàn)。根據柵格陣列的特點(diǎn)，確立了天線(xiàn)的結構，通過(guò)開(kāi)槽線(xiàn)阻抗變換器實(shí)現匹配，并利用電磁場(chǎng)仿真軟件HFSS對該天線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)的波瓣圖。采用一片足夠大的平板反射器，可以消除天線(xiàn)的背向輻射，顯著(zhù)提高天線(xiàn)增益。文中通過(guò)選取柵格陣列天線(xiàn)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，然后調整天線(xiàn)與反射器之間的距離，使天線(xiàn)達到最佳效果。該天線(xiàn)具有結構簡(jiǎn)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(lèi)天線(xiàn)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(wú)線(xiàn)通信系統中的應用越來(lái)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(xiàn)。如圖1所示，采用金屬導體作為矩形柵格單元，每個(gè)矩形單元長(cháng)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(jiǎn)單，用50 Ω同軸電纜的內導體穿過(guò)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(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)現增益18．1dBi。

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