一种非辐射边馈电的宽带双层微带贴片天线

        1 引言
由于微带天线具有低截面、轻重量、易加工等特点，这类天线在军事和民用领域的应用范围越来越广。特别是近年来SAR(合成孔径雷达)技术的快速发展，人们对微带天线提出了越来越高的要求，希望在一个天线上能同时获得宽频带、大扫描角、高效率、低交叉极化的性能，并且具有馈电简单、易与馈电系统集成等多方面的优点。
微带贴片天线的馈电方式有多种，这其中以微带线共面馈电在结构形式上最为简单，同时组阵时易于实现与馈电网络的集成设计，应用较广。微带馈电的矩形微带贴片天线自报道以来成为应用最为广泛的微带单元形式之一。但此种矩形微带天线采用单层形式，带宽很窄(通常


       
3 天线单元在阵列设计中的应用
上面所提出的这种新型双层贴片天线单元可灵活地应用于宽带共面集中馈电微带阵列天线的设计，并且相对于传统辐射边馈电的双层微带贴片单元，新型天线单元可简化天线阵的馈电电路，提高馈电效率，便于实现宽带、高效的共面馈电天线阵;特别是应用于微带线阵设计时有利于节约馈电空间，便于设计大扫描角的天线阵。图3给出了两种微带贴片单元的各类组阵方式对比图。


a. 辐射边馈电 b. 非辐射边馈电

图3 两种微带单元的组阵方式对比图
利用此新型天线单元设计的X波段8×8微带天线实验小阵，该小阵的馈电电路示意图及实物照片如图4，该小阵由8根1×8微带线阵组成，线阵中各单元等幅同相馈电，实际应用时每个线源使用T/R组件进行馈电，可实现一维±25°的扫描，为抑制天线的交叉极化，相邻线阵之间采用镜像排列，馈电时相互反相。在微波暗室对此无源小阵的各项技术指标进行了测试，结果显示：各线阵在17.6%的频带内驻波比优于1.6，整个小阵全空间的交叉极化优于-30dB，最大副瓣电平优于 -11dB，带内天线效率优于70%，图5和图6分别给出各线阵的端口驻波实测曲线及线阵方向典型方向图的测试结果。由这些结果可见该天线在很宽的频带内表现出良好的性能指标。


(a) 馈电电路


(b) 实物照片

图4 X波段8×8单元天线小阵示意图


图5 8×8小阵中各线阵的端口驻波测试曲线


图6 8×8小阵线阵方向的典型方向图

4 结论
仿真及实验结果表明，非辐射边馈电的双层微带贴片天线具有很好的宽带工作能力，当其应用于共面集中馈电微带阵列天线的设计时，可简化天线阵的馈电电路，提高馈电效率，便于实现宽带、高效的共面馈电天线阵;特别是应用于微带线阵设计时有利于节约馈电空间，便于设计大扫描角的天线阵。可以预见该种天线单元在雷达及通讯系统种具有广阔的应用前景。