非交叉饋電的印刷對數周期天線的頻域特性

1引言

對數周期天線是一種離散天線陣列結構，具有自相似的特點，它的電性能隨著頻率的對數做周期性的重復，所以也被稱為頻率無關天線，具有超寬帶特性。該天線自1957年被R.H.Duhamel提出，先后出現了面齒對數周期天線、梯齒對數周期天線、線梯形對數周期天線等多種形式，現在普遍應用的是對數周期偶極天線，采用圓柱形振子制成，具有較大的體積和重量。自20世紀70年代以來，隨著印刷電路技術的發展，出現了平面型的印刷對數周期天線，該類天線具有剖面低、重量輕以及易于制作和集成的優點，從而獲得了廣泛的應用。但是傳統的對數周期天線的饋電均采用從短振子端（輻射端）進行交叉饋電的方法，這種饋電方法多數要采用同軸線，從而使天線與電路的集成受到了很大限制。采用半模基片集成波導饋電，實現了從長振子一端饋電，使得天線更易于集成，但是也采用了交叉饋電的方法。

本文提出了一種非交叉饋電的、從長振子一端的集合線直接饋電的印刷型對數周期天線，為了測試方便，對集合線的饋電采用了SMA型同軸接頭。設計了一個過渡結構以保證SMA型同軸接頭對集合線的饋電是平衡的。所有的振子分支均印刷在介質基片的一側，其中一半的分支與印刷在介質基片另一側的集合線分支通過金屬化的過孔相連接，以保證振子的對稱性。

2天線結構

天線的結構如圖1所示，其中介質板上表面印刷了所有的10副對稱振子和一條集合線分支，集合線的另一分支印刷在介質下表面，通過金屬化的過孔與上表面的10個振子分支相連接。整個天線的主要參數為集合線寬度W、對稱振子數目N、最大對稱振子的分支長度l、天線的間隔因子σ以及比例因子τ。這些參數主要依靠文獻[1]和[5]提供的公式（1）-公式（4）進行計算獲得初值，然后通過軟件仿真獲得最終符合要求的最終結果。天線的參數最終結果列在表1中。

圖1非交叉饋電印刷對數周期天線示意圖

（1）

（2）

（3）

（4）

表1天線參數的優化結果

3仿真分析

所設計的對數周期天線在頻域的特性主要有超寬帶特性和定向輻射特性。可以從天線金屬的表面電流的仿真結果對上述兩個特性的產生機理進行解釋。