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高增益波导缝隙定向天线设计及测试结果

归档日期:05-03       文本归类:反射系数      文章编辑:爱尚语录

  介质基片集成波导实现缝隙天线阵是针对以往采用波导型材实现天线开缝的方法所提出的。使用印刷

  TE10模,而不是TEM波。介质板的上下两层金属层等效为矩形波导的两宽边,而两排金属过孔形成矩形波导的窄壁。对于微带板,如果孔和孔之间的距离比较近,就可以将孔之间的空隙看成是波导窄壁上垂直于传播方向的缝隙。这种缝隙不会影响TE10模传播,也不会向外辐射。因此可以用这种方法在微带板上实现矩形波导的功能。1 天线设计

  对于平板缝隙天线阵,扁波导缝隙天线的带宽较窄,且波导的高度越低带宽越窄。另外辐射波导的带宽还和缝隙所处的外环境有关,即辐射波导之间的耦合

  在辐射波导两测布置扼流槽可以扩展带宽,如图2所示。图中扼流槽的各部分尺寸,单位为mm.由于介质波导(SIW)的宽度为24 mm,而辐射波导的间距为40 mm,所以每各辐射波导两侧都仅有8 mm空间,必须将扼流槽折叠。在折叠后,扼流槽的尺寸都是仿真计算的,以保证从扼流槽的开口向里看是等效开路。图3是加扼流槽后天线反射系数仿线 带有扼流槽的缝隙天线 天线所示为天线的正反面结构示意图,正面所示为天线的辐射面,反面所示为天线的功分面。板材的介电常数为2.25,厚度为2 mm,该阵列包括8根辐射波导,每一根辐射波导上对称的开有10个缝隙。辐射波导的馈电方式为从两头对称的向中间馈电,这是与传统的主线支线耦合馈电不同。

  天线功分网络设计,为了防止某个辐射波导的反射波通过馈电网络耦合到其他辐射波导,影响其他辐射波导的激励权值,保证整个阵列的加权系数精度,所以辐射波导的激励端口之间需要隔离。为实现表1所列出的幅度权值,并且实现不同辐射波导之间的隔离,功率分配网络由H-T型分支和窄边耦合的定向耦合器构成,功分网络的结构主要是选择并联馈电形式,即用

  结构为各个辐射波导馈电,保证天线的总馈点到各个辐射波导的路径是一样长的。

  图5是实际制作的平板缝隙天线的实物照片,整个天线 mm.从图中看出,天线排辐射波导,每一排的辐射波导由过孔分为对称的两个波导,所以一共有16个辐射波导。每个波导的宽壁上开5个缝隙,同一波导上的缝隙尺寸各不相同,而不同波导上,相同位置的缝隙的尺寸是一致的。每两排相邻的波导之间,有额外设计的扼流槽,以提高带宽。

  该天线的由位于功率分配网络中心的50 Ω SMA接头馈电,测量得到的端口反射系数如图6(a)。天线具有良好的端口匹配特性。在5.5~5.9 GHz频段,天线 dB以下(VSWR1.6)。而天线 ghz),其相对带宽为8.1%.对于厚度仅有2 mm的siw波导,相对带宽达到了8.1%.

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