由於微帶天線具有低截麵、輕重量、易加工等特點，這類天線在軍事和民用領域的應用範圍越來越廣。特別是近年來SAR(合成孔徑雷達)技術的快速發展，人們對微帶天線提出了越來越高的要求
，希望在一個天線上能同時獲得寬頻帶

、大掃描角
、高效率、低交叉極化的性能，並且具有饋電簡單
、易與饋電係統集成等多方麵的優點。

 

微wei帶dai貼tie片pian天tian線xian的de饋kui電dian方fang式shi有you多duo種zhong，這zhe其qi中zhong以yi微wei帶dai線xian共gong麵mian饋kui電dian在zai結jie構gou形xing式shi上shang最zui為wei簡jian單dan
，同tong時shi組zu陣zhen時shi易yi於yu實shi現xian與yu饋kui電dian網wang絡luo的de集ji成cheng設she計ji
，應ying用yong較jiao廣guang。微wei帶dai饋kui電dian的de矩ju形xing微wei帶dai貼tie片pian天tian線xian自zi報bao道dao以yi來lai成cheng為wei應ying用yong最zui為wei廣guang泛fan的de微wei帶dai單dan元yuan形xing式shi之zhi一yi。但dan此ci種zhong矩ju形xing微wei帶dai天tian線xian采cai用yong單dan層ceng形xing式shi，帶dai寬kuan很hen窄zhai(通常<3%)

，qiekuidianweizhijinxianyufushebian。suihou，guoneiwaidekejigongzuozheduigeleijuxingweidaitianxianzuoledaliangdeyanjiu。weizhankuangongzuodaikuan，jieshaoleyizhongfushebiankuidiandeshuangcengweidaitiepiantianxian，qixiacengtiepianweikuidianyuan
，shangcengdaotitiepianweijishengyuan
，liangcengzhongjianweidijiedianchangshudejiezhiceng
，gaijiegouliyongshuangxiezhenlaizhankuangongzuopindai
，citianxiandezuidagongzuodaikuankeda10%左右。

 

而則率先介紹了一種非輻射邊共麵饋電的單層矩形貼片天線，當該單元用於微帶共麵饋電陣列天線設計時可縮短饋電線的(de)長(chang)度(du)，簡(jian)化(hua)饋(kui)電(dian)網(wang)絡(luo)的(de)設(she)計(ji)

，故(gu)其(qi)可(ke)用(yong)作(zuo)高(gao)效(xiao)微(wei)帶(dai)陣(zhen)列(lie)天(tian)線(xian)的(de)設(she)計(ji)，但(dan)其(qi)與(yu)普(pu)通(tong)單(dan)層(ceng)矩(ju)形(xing)微(wei)帶(dai)天(tian)線(xian)一(yi)樣(yang)帶(dai)寬(kuan)較(jiao)窄(zhai)。最(zui)近(jin)，專(zhuan)利(li)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)種(zhong)針(zhen)對(dui)輻(fu)射(she)邊(bian)饋(kui)電(dian)雙(shuang)層(ceng)矩(ju)形(xing)微(wei)帶(dai)天(tian)線(xian)的(de)交(jiao)叉(cha)極(ji)化(hua)抑(yi)製(zhi)技(ji)術(shu)，其(qi)方(fang)法(fa)是(shi)在(zai)上(shang)、下輻射貼片上同時開4個或4個以上縫隙，縫隙的取向與天線極化方向一致，通過抑製交叉極化的模式電流達到抑製天線單元交叉極化的目的。

 

jiangshangshuduozhongjishuxiangjiehe，benwenjieshaoleyizhongfeifushebiankuidiandexinxingshuangcengweidaitiepiantianxian
，bingduigaitianxiandexingnengtedianjiqizaizhenliezhongdeyingyongqingkuangjinxingleyanjiu。

 

 

天線單元的結構組成如圖1
，為實現寬帶工作采用與普通雙層微帶貼片天線相同的結構形式，整個天線主要由饋電微帶板層、泡沫層、寄ji生sheng微wei帶dai板ban層ceng及ji接jie地di結jie構gou板ban四si部bu分fen組zu成cheng。其qi中zhong饋kui電dian微wei帶dai板ban上shang蝕shi刻ke有you饋kui電dian貼tie片pian與yu饋kui電dian微wei帶dai線xian，寄ji生sheng微wei帶dai板ban上shang蝕shi刻ke有you寄ji生sheng貼tie片pian，為wei對dui寄ji生sheng貼tie片pian起qi保bao護hu作zuo用yong，圖tu中zhong寄ji生sheng元yuan貼tie片pian采cai用yong倒dao置zhi結jie構gou。

 

與yu傳chuan統tong雙shuang層ceng微wei帶dai貼tie片pian天tian線xian設she計ji所suo不bu同tong的de是shi
，底di層ceng矩ju形xing貼tie片pian采cai用yong微wei帶dai線xian的de非fei輻fu射she邊bian饋kui電dian
，采cai用yong此ci種zhong饋kui電dian的de方fang式shi的de好hao處chu是shi可ke簡jian化hua饋kui電dian網wang絡luo的de設she計ji，但dan帶dai來lai的de問wen題ti是shi天tian線xian除chu激ji勵li起qi主zhu模moTM01模之外還將激勵起TM10交叉極化模，這將惡化天線的交叉極化性能。對於單層矩形微帶貼片天線
，文獻[3]提出通過選擇適當的矩形貼片的長寬比(1.5：1)來抑製TM10模。但HFSS的仿真結果表明單純的調整貼片的長寬比對雙層微帶貼片的效果有限，雖然最佳長寬比(1.5：1)條件下的帶內最大交叉極化可達-10dB左右;但dan此ci時shi天tian線xian具ju有you較jiao低di的de輻fu射she阻zu抗kang
，寬kuan帶dai阻zu抗kang匹pi配pei困kun難nan。為wei解jie決jue上shang述shu問wen題ti，除chu對dui矩ju形xing貼tie片pian的de長chang寬kuan比bi進jin行xing適shi當dang控kong製zhi外wai，還hai在zai寄ji生sheng貼tie片pian沿yan垂chui直zhi於yu輻fu射she邊bian的de方fang向xiang，開kai一yi些xie均jun勻yun分fen布bu的de細xi長chang縫feng隙xi
，通tong過guo割ge斷duan交jiao叉cha極ji化hua模mo式shi的de表biao麵mian電dian流liu
，達da到dao抑yi製zhi天tian線xian的de交jiao叉cha極ji化hua模mo式shi的de目mu的de。仿fang真zhen研yan究jiu結jie果guo表biao明ming
，當dang均jun勻yun分fen布bu的de縫feng隙xi數shu達da到dao3個以上，且Ls≥0.8W2時，天線的帶內交叉極化趨於穩定。

 

為驗證上述研究結果

，利用HFSS優化設計結果，按下列參數設計製作了一個X波段的非輻射邊饋電雙層微帶天線單元：er1=2.94
，h1=0.508mm;er2=1.07，h2=3.0mm;er3=4.39，h3=0.254mm;

 

圖1 天線單元結構簡圖

W1=8.7mm，L1=9.7mm;W2=9.2mm，L2=11.3mm;Ws=0.5mm，Ls=7.7mm。對該天線的測試結果表明，其在15.5 %的帶寬內Vswr ≤1.2
，帶內兩主麵的交叉極化優於-16dB
，圖2給出端口駐波曲線的仿真及測試結果，兩者十分吻合。可見相對普通雙層微帶貼片天線，新型單元的阻抗帶寬約寬3-5%，而交叉極化指標兩者相當。

圖2 單元駐波特性的仿真與測試結果

 

 

上(shang)麵(mian)所(suo)提(ti)出(chu)的(de)這(zhe)種(zhong)新(xin)型(xing)雙(shuang)層(ceng)貼(tie)片(pian)天(tian)線(xian)單(dan)元(yuan)可(ke)靈(ling)活(huo)地(di)應(ying)用(yong)於(yu)寬(kuan)帶(dai)共(gong)麵(mian)集(ji)中(zhong)饋(kui)電(dian)微(wei)帶(dai)陣(zhen)列(lie)天(tian)線(xian)的(de)設(she)計(ji)，並(bing)且(qie)相(xiang)對(dui)於(yu)傳(chuan)統(tong)輻(fu)射(she)邊(bian)饋(kui)電(dian)的(de)雙(shuang)層(ceng)微(wei)帶(dai)貼(tie)片(pian)單(dan)元(yuan)，新(xin)型(xing)天(tian)線(xian)單(dan)元(yuan)可(ke)簡(jian)化(hua)天(tian)線(xian)陣(zhen)的(de)饋(kui)電(dian)電(dian)路(lu)
，提(ti)高(gao)饋(kui)電(dian)效(xiao)率(lv)，便(bian)於(yu)實(shi)現(xian)寬(kuan)帶(dai)、高效的共麵饋電天線陣;特別是應用於微帶線陣設計時有利於節約饋電空間
，便於設計大掃描角的天線陣。圖3給出了兩種微帶貼片單元的各類組陣方式對比圖。

圖3 兩種微帶單元的組陣方式對比圖

 

利用此新型天線單元設計的X波段8×8微帶天線實驗小陣
，該小陣的饋電電路示意圖及實物照片如圖4
，該小陣由8根1×8微帶線陣組成
，線陣中各單元等幅同相饋電，實際應用時每個線源使用T/R組件進行饋電，可實現一維±25°的de掃sao描miao，為wei抑yi製zhi天tian線xian的de交jiao叉cha極ji化hua，相xiang鄰lin線xian陣zhen之zhi間jian采cai用yong鏡jing像xiang排pai列lie，饋kui電dian時shi相xiang互hu反fan相xiang。在zai微wei波bo暗an室shi對dui此ci無wu源yuan小xiao陣zhen的de各ge項xiang技ji術shu指zhi標biao進jin行xing了le測ce試shi，結jie果guo顯xian示shi：各線陣在17.6%的頻帶內駐波比優於1.6，整個小陣全空間的交叉極化優於-30dB，最大副瓣電平優於 -11dB，帶內天線效率優於70%

，圖5和圖6fenbiegeichugexianzhendeduankouzhuboshicequxianjixianzhenfangxiangdianxingfangxiangtudeceshijieguo。youzhexiejieguokejiangaitianxianzaihenkuandepindaineibiaoxianchulianghaodexingnengzhibiao。
 

(a) 饋電電路

(b) 實物照片

 

圖4 X波段8×8單元天線小陣示意圖

圖5 8×8小陣中各線陣的端口駐波測試曲線

圖6

 

 

仿真及實驗結果表明，非fei輻fu射she邊bian饋kui電dian的de雙shuang層ceng微wei帶dai貼tie片pian天tian線xian具ju有you很hen好hao的de寬kuan帶dai工gong作zuo能neng力li，當dang其qi應ying用yong於yu共gong麵mian集ji中zhong饋kui電dian微wei帶dai陣zhen列lie天tian線xian的de設she計ji時shi，可ke簡jian化hua天tian線xian陣zhen的de饋kui電dian電dian路lu

，提ti高gao饋kui電dian效xiao率lv
，便bian於yu實shi現xian寬kuan帶dai
、高效的共麵饋電天線陣;特(te)別(bie)是(shi)應(ying)用(yong)於(yu)微(wei)帶(dai)線(xian)陣(zhen)設(she)計(ji)時(shi)有(you)利(li)於(yu)節(jie)約(yue)饋(kui)電(dian)空(kong)間(jian)，便(bian)於(yu)設(she)計(ji)大(da)掃(sao)描(miao)角(jiao)的(de)天(tian)線(xian)陣(zhen)。可(ke)以(yi)預(yu)見(jian)該(gai)種(zhong)天(tian)線(xian)單(dan)元(yuan)在(zai)雷(lei)達(da)及(ji)通(tong)訊(xun)係(xi)統(tong)種(zhong)具(ju)有(you)廣(guang)闊(kuo)的(de)應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)。