非交叉饋電的印刷對(duì)數(shù)周期天線的頻域特性

1引言

對(duì)數(shù)周期天線是一種離散天線陣列結(jié)構(gòu)，具有自相似的特點(diǎn)，它的電性能隨著頻率的對(duì)數(shù)做周期性的重復(fù)，所以也被稱為頻率無關(guān)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(xiàn)了面齒對(duì)數(shù)周期天線、梯齒對(duì)數(shù)周期天線、線梯形對(duì)數(shù)周期天線等多種形式，現(xiàn)在普遍應(yīng)用的是對(duì)數(shù)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(jì)70年代以來，隨著印刷電路技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了平面型的印刷對(duì)數(shù)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(yōu)點(diǎn)，從而獲得了廣泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的對(duì)數(shù)周期天線的饋電均采用從短振子端（輻射端）進(jìn)行交叉饋電的方法，這種饋電方法多數(shù)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?；刹▽?dǎo)饋電，實(shí)現(xiàn)了從長(zhǎng)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(zhǎng)振子一端的集合線直接饋電的印刷型對(duì)數(shù)周期天線，為了測(cè)試方便，對(duì)集合線的饋電采用了SMA型同軸接頭。設(shè)計(jì)了一個(gè)過渡結(jié)構(gòu)以保證SMA型同軸接頭對(duì)集合線的饋電是平衡的。所有的振子分支均印刷在介質(zhì)基片的一側(cè)，其中一半的分支與印刷在介質(zhì)基片另一側(cè)的集合線分支通過金屬化的過孔相連接，以保證振子的對(duì)稱性。

2天線結(jié)構(gòu)

天線的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中介質(zhì)板上表面印刷了所有的10副對(duì)稱振子和一條集合線分支，集合線的另一分支印刷在介質(zhì)下表面，通過金屬化的過孔與上表面的10個(gè)振子分支相連接。整個(gè)天線的主要參數(shù)為集合線寬度W、對(duì)稱振子數(shù)目N、最大對(duì)稱振子的分支長(zhǎng)度l、天線的間隔因子σ以及比例因子τ。這些參數(shù)主要依靠文獻(xiàn)[1]和[5]提供的公式（1）-公式（4）進(jìn)行計(jì)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(jié)果。天線的參數(shù)最終結(jié)果列在表1中。

圖1非交叉饋電印刷對(duì)數(shù)周期天線示意圖

（1）

（2）

（3）

（4）

表1天線參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果

3仿真分析

所設(shè)計(jì)的對(duì)數(shù)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?？梢詮奶炀€金屬的表面電流的仿真結(jié)果對(duì)上述兩個(gè)特性的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行解釋。