平板端射天线阵馈电特性的研究

驻波比

这次关于横向阵列的实验仿真我们可以看出与轴向阵列的结果差异较大的几点：第一，增益的变化小了很多，约为0.2dB左右，但与轴向排列不同的是，横向排列时，单元之间是有间距的，间距为1.5个波长，所以互耦的减小大部分原因是由于单元间距的拉开；第二，2单元时候，耦合对相位和输入阻抗的影响很大，而单元数增加后，耦合影响已趋于稳定，这样分析的话整个平面阵的左右外围的两列阵列会受耦合影响较大。

分析完了轴向和横向两个直线方向上的耦合影响后，要综合考虑一下当周围都存在天线单元时，耦合又是如何影响馈电特性的。

表3 周边排列阵列仿真结果汇总表

观察这个表格所汇总的结果，我们可以发现更多的变化和不同，明显可以看出，在此系列仿真中，s11的相位，天线的输入阻抗以及增益都有较大的变化，不再像之前随着单元数目增多，特性趋于稳定了。首先，对于5单元阵列本文由2次不同的仿真，增益的不同值得分析，具体排列方式如下图。

图5 5单元为a型排布示意图

图5 5单元b型排布示意图

如图3.7所示，当被测单元前后左右方向都有天线单元时，从表3.4所知，其增益只有12.37，比起独立单元的增益14.62，小了2dB，而如图3.8所示，同样是5单元，采用斜线排列时，被测单元增益达到了15.20，比独立时增大了0.6dB。其他s11的幅度相位，输入阻抗的数值相近。这种结果的差异说明了位于轴向上的遮挡效应对于天线单元的增益影响是十分明显的。9单元方阵和15单元阵的增益差别不大，25单元的增益较9单元增大了2dB左右，可以推测出单元数目对被测单元增益的增加不一定有直接关系，而周围圈数的增加，由3*3增加到5*5，才使得被测单元增益上升，综上所述可以推测，在布阵中去除相隔的轴线单元可能会增加增益，即采取稀布阵的方式，随着数目增加，被测单元增益会提高。在组阵的时候，相位的变化趋势是从80度逐渐减到了60度，输入阻抗的实部和虚部都在增大，从30+50j左右变化到40+60j左右。

3 实验测试

本文是对一款12行*8列，共96个端射天线的阵列做的实时测试。在端射方向上，各个阵单元是挨着排列的，在横向上，馈电振子的间距是1.5。与仿真设计的阵列结构排布一致。测试条件是被测单元与矢量网络分析仪相连，其余的天线单元用馈源处用同轴线接成匹配状态，因为在仿真中设计的规模最大的是5×5方阵，所以就选取了整个阵列中心处的5×5方阵的结果，均是中心频点3Ghz处测得的各个单元的性能指标，如以下表格所示。