应用于24GHz物位雷达的微带阵列天线设计

发布时间：2022-01-02 13:22

　　为了提高24 GHz物位雷达系统的精度和抗干扰能力,设计并制作了一款高增益、低副瓣、易集成的微带阵列天线。为了抑制天线的副瓣电平,该天线各阵元间的电流采用同相不等幅分布设计;同时,采用两种不同馈线的单元和串并联混合馈电网络,降低了馈电网络的设计难度。实测结果表明,该阵列天线的带宽为690 MHz（23.77～24.46 GHz）,最大增益达到20.1 dBi,E面和H面的副瓣电平分别为-20.7 dB和-19.3 dB。该阵列天线结构紧凑、可靠性高,可用于24 GHz物位雷达系统。 

【文章来源】：电子元件与材料. 2020,39(03)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

天线单元结构图

由图2可看出,100 Ω馈线单元在23.85～24.39 GHz(540 MHz)频段内S11小于-10 dB,24.12 GHz处的主瓣增益为7.05 dBi;50Ω馈线单元在23.86～24.37 GHz(510 MHz)频段内S11小于-10 dB,24.12 GHz处的主瓣增益为7.07 dBi。两种馈线单元都拥有良好的驻波特性和辐射特性,带宽均大于500 MHz,可应用于阵列天线设计中。1.2 6元直线阵列的设计与分析

本文设计的直线阵列采用100 Ω馈线单元与50 Ω馈线单元相结合的方式,同时,利用串并联混合馈电网络实现阵列单元同相不等幅分布,有效抑制了天线的副瓣电平。此外,该天线的阵列单元功率分配比为P1∶P2∶P3∶P4∶P5∶P6=1∶2∶6∶6∶2∶1。利用该功率分配比,本文首先设计了中心馈电的6元直线阵列,如图3所示。该6元直线阵列的馈电网络采用馈线特征阻抗为100 Ω和50 Ω的阵列单元。在阵元间加入特征阻抗为70.7 Ω的四分之一波长阻抗变换段,实现功率分配的同时保证端口阻抗匹配良好。此外,为减弱阵元间的互耦效应、避免栅瓣以及保证阵元之间相位相同,阵元的间距一般设计为一个波导波长。通过仿真优化阵元间距和四分之一波长阻抗变换段的长度,6元直线阵列最终满足设计要求,相应的仿真结果如图4所示。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3564251