新型微带阵列天线设计

一种新型微带阵列天线

摘要：通过对微带驻波阵天线的分析研究，提出了一种新型微带驻波阵列天线。用Ansoft HFSS仿真软件设计了一个16×6毫米波段低副瓣平面阵列微带驻波阵天线。已运用在工程项目，其实测E面和H面副瓣均低于-20dB。

关键词：驻波阵，天线，低副瓣

A New Kind of The Microstrip Antenna Array

Abstrac：A novel microstrip standing wave antenna array is proposed. A 16×6 low side lobe millimeter wave band microsrip antenna array is designed using Ansoft HFSS. The array has already been applied in the practical engineering，and both its measured E-plane and H-plane side lobe are below –20dB.

Keyword：Standing wave array; Antenna; Low side lobe

1 引言

微带天线的馈电网络一般分为并馈和串馈两种形式。并馈网络一般是由多级简单型的一分二功分器组成，传输线比较长，在毫米波段，微带传输线的传输损耗比较大，而且功分网络的切角，拐弯等不规则的点比较多，这些不规则点都会产生一定量的辐射，干涉天线的方向图，使得天线副瓣升高。而串馈网络，传输线比较短，不规则点少，更容易减少传输损耗和降低馈线辐射对天线方向图的影响。串馈天线一般分两种，第一种是在天线单元阻抗上进行变换[1]，以得到低副瓣方向图需要的电流分布，第二种是在传输线上进行变换[2]，以得到低副瓣方向图需要的电流分布。第一种方法，单元数量多时，阻抗变换线太细，不能保证加工精度。第二种方法，微带线比较粗一点，加工容易，精度易保证。

2 新型微带天线的设计

由于需要实现低副瓣，本天线采用串馈天线的第二种设计方法。文献[2]中作者提出了一种角馈微带驻波阵天线设计方法，它是按理想无耗条件计算功分器各级支路尺寸；不同特性阻抗的微带线介质波长是不同的，由此带来功分器各支路电流相位误差，电流幅度误差等因素影响下，在仿真设计时天线副瓣一般达不到设计要求，需要不断调试。由于这种方法得不到电流幅度和相位分布的具体数据，这就需要大量的仿真调试，耗费大量时间，造成了资源浪费。为此本文提出了一种新型微带驻波功分器与微带侧馈天线单元相结合的天线阵列设计方法。本方法的优点是：微带功分器和天线单元可以分开设计，得到了功分器电流幅度和相位分布具体数据，简化了设计方案，降低了仿真时的调试难度，减少了设计时间，功分器输出电流幅度、相位实现了更为准确的控制，顺利实现了天线低副瓣设计要求。根据天线所需电流幅度分布，依据文献[2]计算公式可以方便的计算出所需功分器初始尺寸数据，在仿真设计中修正后得到天线的实际尺寸。

·1·