摘要 介紹了一種新型的高增益反射陣列天線。根據(jù)柵格陣列的特點，確立了天線的結(jié)構(gòu)，通過開槽線阻抗變換器實現(xiàn)匹配，并利用電磁場仿真軟件HFSS對該天線進(jìn)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(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(diào)整天線與反射器之間的距離，使天線達(dá)到最佳效果。該天線具有結(jié)構(gòu)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(guān)于此類天線的輻射特性、饋電方式、數(shù)值計算等分析研究倍受矚目，在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)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(dǎo)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(nèi)導(dǎo)體穿過接地板上的孔接于柵格陣列，外導(dǎo)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(xiàn)增益18．1dBi。
2 天線設(shè)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(dá)到最佳效果，選取天線到接地板的距離為λ0／4。經(jīng)過矢量網(wǎng)絡(luò)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(xiàn)與50 Ω的匹配，采用開槽線阻抗變換。另外在設(shè)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。
3 天線測試與仿真結(jié)果分析
天線加工完成后，對其主要電性能進(jìn)行了測試。天線駐波比由矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測得，而輻射方向圖和增益通過微波暗室測試系統(tǒng)測得。圖3是天線駐波比實測值，在工作頻帶1525～1660MHz，VSWR<1．5，體現(xiàn)了良好的匹配特性。
天線中心頻率為1 600 MHz，圖4是f=1 600 MHz天線的輻射方向圖，圖中實線代表實測值，虛線代表仿真值?？梢郧宄乜吹?，實測方向圖與仿真方向圖吻合良好，且方向圖對稱性較好。天線3 dB波瓣寬度為35°，通過微波暗室實測，天線最大增益可達(dá)13．3 dBi。為體現(xiàn)增益的提升，給出了f=1 600 MHz未加反射器時的天線方向圖仿真值，如圖5所示，圖中實線代表H面方向圖，虛線代表E面方向圖。從仿真值可以看出，天線在為未加反射器時的增益為10．6 dBi，充分說明加反射器后，天線增益得到了顯著提升。
4 結(jié)束語
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接地板，調(diào)整接地板到天線的距離為λ0／4，設(shè)計了一種新型的高增益反射陣列天線。天線設(shè)計完成后，并對其主要電性能進(jìn)行了測試。測試結(jié)果表明，天線在工作頻帶1 525～1 660 MHz，匹配良好，在中心頻點1600MHz，3dB波瓣寬度為35°，最大增益可以達(dá)13．3dBi。
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