一種高增益縫隙定向天線設計

圖4所示為天線的正反面結構示意圖，正面所示為天線的輻射面，反面所示為天線的功分面。板材的介電常數為2.25,厚度為2 mm,該陣列包括8根輻射波導，每一根輻射波導上對稱的開有10個縫隙。輻射波導的饋電方式為從兩頭對稱的向中間饋電，這是與傳統的主線支線耦合饋電不同。

圖4 天線結構示意圖

　　為達到-20以下的旁瓣抑制要求，采用了海明加權，經過優化后的權值分布如表1所示。

表1 幅度權值分布

　　天線功分網絡設計，為了防止某個輻射波導的反射波通過饋電網絡耦合到其他輻射波導，影響其他輻射波導的激勵權值，保證整個陣列的加權系數精度，所以輻射波導的激勵端口之間需要隔離。為實現表1所列出的幅度權值，并且實現不同輻射波導之間的隔離，功率分配網絡由H-T型分支和窄邊耦合的定向耦合構成，功分網絡的結構主要是選擇并聯饋電形式，即用功分器結構為各個輻射波導饋電，保證天線的總饋點到各個輻射波導的路徑是一樣長的。

　　2 天線實物與測試結果

　　圖5是實際制作的平板縫隙天線的實物照片，整個天線的面積為：330 mmx330 mm.從圖中看出，天線一共包括8排輻射波導，每一排的輻射波導由過孔分為對稱的兩個波導，所以一共有16個輻射波導。每個波導的寬壁上開5個縫隙，同一波導上的縫隙尺寸各不相同，而不同波導上，相同位置的縫隙的尺寸是一致的。每兩排相鄰的波導之間，有額外設計的扼流槽，以提高帶寬。

圖5 天線實物圖

　　不同層的介質板用金屬螺釘緊固，保證天線的機械特性結實可靠，以及不同層敷銅的電氣接觸良好。

　　該天線的由位于功率分配網絡中心的50 Ω SMA接頭饋電，測量得到的端口反射系數如圖6（a）。天線具有良好的端口匹配特性。在5.5~5.9 GHz頻段，天線端口的反射系數都在-12 dB以下（VSWR1.6）。而天線的-10 dB帶寬更是達到了463 MHz（5.512~5.975 GHz），其相對帶寬為8.1%.對于厚度僅有2 mm的SIW波導，相對帶寬達到了8.1%.

　　天線方向圖見圖中6（b）（c）。平板縫隙天線旁瓣指標在H面內，旁瓣電平不超過-30 dB.在E面內，旁瓣電平也低于-25 dB.

圖6 天線反射系數和方向圖

　　3 結論

　　提出了基于介質板材的波導縫隙天線設計方案并加以實現。該設計方案的最大優點就是能夠擴展平板波導縫隙天線陣尤其是薄波導縫隙陣的帶寬。采用此方法設計并實現了一個80陣元的高增益定向天線陣，并給出了實測結果，表明該天線具有高增益，定向性好，旁瓣低的特點，達到了設計要求。