由正六邊形復合空饋子陣組成的高增益寬頻帶印刷天線陣
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4 饋電網絡的設計
饋電網絡含有6個Wilkinson功分器[(一個2:1功率分配，五個1:1等功率分配)。輸入功率首先經過第一級功分器被等功率分配成兩路相等的輸出功率，其中一路直接饋給中間的子陣，而另一路在經過第二至第四級功分器后被均分成六份，分別饋給周邊六個子陣。
通過在所需頻帶內的整體仿真的檢驗，各子陣輸入端的電壓比在0.488:1到0.357:1之間不等，與所要求比值的0.42:1存在為16.2%的幅度誤差；并且各輸入端的最大相位偏差為40.4o，基本實現了設計目標。
圖4 饋電網絡的仿真模型
5 仿真及測試結果
該天線的整體仿真/樣品測試結果繪于圖5和圖6。圖5中的公共頻帶BWcomm= 9.63/8.28 %內,電壓駐波比≤2.0:1、增益跌落≤-3 dB、副瓣電平≤-15 dB；最高增益為Gpeak=22.87/22.51 dBi，對應了口徑效率hpeak =37.7/34.7 %（詳見表2）。圖6示例10 GHz時一組典型的E面與H面波瓣圖。以上結果證實了設計思路的合理性。
6 結論
本文設計的陣列天線可以同時獲得高增益和寬頻帶，它包含7個按蜂窩形排列的正六邊形CAFA子陣單元。從中間單元向周邊單元的錐銷幅度饋電減小了輻射波瓣圖的副瓣電平，但付出了口徑效率下降的代價。
圖5 回波損失、增益及副瓣電平的頻響曲線
表2 陣列天線原型的性能
性能 | 仿真 | 測試 |
Gpeak (dBi) | 22.87 (9.6 GHz) | 22.51 (9.7 GHz) |
hpeak (%) | 37.7 | 34.7 |
BWcomm (GHz) | 9.38~10.33 (9.63 %) | 9.49~10.31 (8.28 %) |
BWVSWR(GHz) | 9.33~10.42 | 8.99~11.53 |
BWGain (GHz) | 9.38~10.33 | 9.46~10.73 |
BWSLL (GHz) | 9.36~10.48 | 9.49~10.31 |
HPBW (°) | 8.1~8.5 | 8.4~8.8 |
SLL (dB) | -18 | -15 |
X-PL (dB) | / | - 30.0 dB |
* HPBW-半功率主瓣寬度；X-PL-主瓣內交叉極化電平 | ||
圖6 10 GHz時典型平面的輻射波瓣圖
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