非交叉饋電的印刷對數周期天線(xiàn)的頻域特性

1引言

對數周期天線(xiàn)是一種離散天線(xiàn)陣列結構，具有自相似的特點(diǎn)，它的電性能隨著(zhù)頻率的對數做周期性的重復，所以也被稱(chēng)為頻率無(wú)關(guān)天線(xiàn)，具有超寬帶特性。該天線(xiàn)自1957年被R.H.Duhamel提出，先后出現了面齒對數周期天線(xiàn)、梯齒對數周期天線(xiàn)、線(xiàn)梯形對數周期天線(xiàn)等多種形式，現在普遍應用的是對數周期偶極天線(xiàn)，采用圓柱形振子制成，具有較大的體積和重量。自20世紀70年代以來(lái)，隨著(zhù)印刷電路技術(shù)的發(fā)展，出現了平面型的印刷對數周期天線(xiàn)，該類(lèi)天線(xiàn)具有剖面低、重量輕以及易于制作和集成的優(yōu)點(diǎn)，從而獲得了廣泛的應用。但是傳統的對數周期天線(xiàn)的饋電均采用從短振子端（輻射端）進(jìn)行交叉饋電的方法，這種饋電方法多數要采用同軸線(xiàn)，從而使天線(xiàn)與電路的集成受到了很大限制。采用半?；刹▽ю侂?，實(shí)現了從長(cháng)振子一端饋電，使得天線(xiàn)更易于集成，但是也采用了交叉饋電的方法。

本文提出了一種非交叉饋電的、從長(cháng)振子一端的集合線(xiàn)直接饋電的印刷型對數周期天線(xiàn)，為了測試方便，對集合線(xiàn)的饋電采用了SMA型同軸接頭。設計了一個(gè)過(guò)渡結構以保證SMA型同軸接頭對集合線(xiàn)的饋電是平衡的。所有的振子分支均印刷在介質(zhì)基片的一側，其中一半的分支與印刷在介質(zhì)基片另一側的集合線(xiàn)分支通過(guò)金屬化的過(guò)孔相連接，以保證振子的對稱(chēng)性。

2天線(xiàn)結構

天線(xiàn)的結構如圖1所示，其中介質(zhì)板上表面印刷了所有的10副對稱(chēng)振子和一條集合線(xiàn)分支，集合線(xiàn)的另一分支印刷在介質(zhì)下表面，通過(guò)金屬化的過(guò)孔與上表面的10個(gè)振子分支相連接。整個(gè)天線(xiàn)的主要參數為集合線(xiàn)寬度W、對稱(chēng)振子數目N、最大對稱(chēng)振子的分支長(cháng)度l、天線(xiàn)的間隔因子σ以及比例因子τ。這些參數主要依靠文獻[1]和[5]提供的公式（1）-公式（4）進(jìn)行計算獲得初值，然后通過(guò)軟件仿真獲得最終符合要求的最終結果。天線(xiàn)的參數最終結果列在表1中。

圖1非交叉饋電印刷對數周期天線(xiàn)示意圖

（1）

（2）

（3）

（4）

表1天線(xiàn)參數的優(yōu)化結果

3仿真分析

所設計的對數周期天線(xiàn)在頻域的特性主要有超寬帶特性和定向輻射特性?？梢詮奶炀€(xiàn)金屬的表面電流的仿真結果對上述兩個(gè)特性的產(chǎn)生機理進(jìn)行解釋。