新型高增益反射陣列天線的設計

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，確立了天線的結構，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，使天線達到最佳效果。該天線具有結構簡單、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)導體穿過接地板上的孔接于柵格陣列，外導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。