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新型Ka频段宽角扫描圆极化相控阵天线

发布时间:2025-01-01 08:28
   提出了一种新型的Ka频段圆极化相控阵天线。天线单元以单馈电开槽贴片天线为基础实现圆极化,通过微带贴片表面加载介质和辅助辐射器,展宽了天线波束宽度并优化了单元轴比。以该天线为阵列单元,采用顺序旋转布阵技术优化得到的2×2子阵,其辐射方向图具有良好的旋转对称性,由该子阵扩展形成的相控阵天线,有效地实现了圆极化宽角扫描特性。以8×8矩形阵列为例,仿真分析了此类二维相控阵天线波束扫描过程中的方向图和极化特性。研究结果表明,天线在工作频段内可实现方位360°、俯仰±60°扫描,扫描范围内天线增益波动和轴比均小于3 dB,同时该天线具有低剖面(高度尺寸为0.08λ00为空气介质波长)、结构简单、易于加工和集成等特点,非常适合小型化或一体化相控阵天线系统应用。

【文章页数】:5 页

【部分图文】:

图2 天线单元电流分布

图2 天线单元电流分布

式中:r为圆形贴片的半径,c为光在真空中的速度,f0为天线的工作频率,εr为介质板的相对介电常数。天线馈电点与贴片中心的连线与贴片缝隙长轴呈45°或135°夹角。加载后天线表面的电流分布如图2所示,天线在水平方向和垂直方向均存在电流分布,其中水平方向电流主要分布于下层贴片,垂向电....


图3 天线单元性能

图3 天线单元性能

图3给出了该天线单元性能的仿真结果,由图可以看出,相比圆形开槽贴片天线,加载后的天线波束宽度展宽了约13°,同时天线具有良好轴比性能,天线的圆极化特性并未受到加载结构影响。该天线的不足之处在于,由于天线结构的限制,天线的方向图对称性有所恶化,波束整体偏向θ角正方向。考虑到该因素会....


图4 优化后的2×2子阵单元排布

图4 优化后的2×2子阵单元排布

对于圆极化阵列天线,为了提高阵列的轴比性能,通常采用顺序旋转馈电法来实现。由于天线单元的方向图偏向固定的方向,因此,在采用顺序旋转法馈电的过程中优化天线单元的排布方式,即通过多个单元协作来弥补单元方向图不对称的不足。图4给出了优化后的2×2子阵排布示意图,即将第一个天线单元放置于....


图5 2×2子阵方向图和轴比特性曲线

图5 2×2子阵方向图和轴比特性曲线

图4优化后的2×2子阵单元排布2.28×8阵列仿真分析



本文编号:4022317

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