采用印刷振子的赋形天线阵

图6 印刷阵列仿真方向图

该合成图五个馈电端口的幅度和相位按照前文所述的幅度和相位的差值，并分别给其赋予一定的初始值，从而得出一系列合成方向图，在这一系列图中，通过比较筛选，选择了如上图所示的合成方向图。

此图中3dB波束宽度能够满足60º的要求，主波束的偏向角也基本符合4~8º之间的要求。在图5和图6中均匀地取几个点，分别看其对应的角度和电平值（dB值），通过对比这两幅图中的这些取点的角度和幅度值可以发现，两图相同角度对应的电平值非常相似，有些点甚至相同，从而说明图6的仿真结果基本上达到了赋形的目的和要求。对后续馈电网络的设计，可由相应的幅度和相位的要求及仿真的结果，提供参考设计依据。

4 馈电网络

在已知天线单元设计无误的情况下，即要对馈电网络进行计算设计，由于五个天线单元的功率分配差值为：0dB、-0.58dB、-1.2dB、-2.04dB、-3dB，因此需对第一个天线单元的功率量进行赋值，即：对第一个单元赋值-5.6 dB，则其相应后续的单元的功率值为：-6.18dB、-6.8dB、-7.64dB、-8.6dB，因此按照dB的定义有： 10lgx1=-5.6，所以即功分量，后续的功分量分别为：x2=0.241、x3=0.21、x4=0.172、x5=0.138。

这样，故初始值取5.6是合适的。

图7 功分器示意图

先按1分2不等分，分出5.6dB这组值，即上半部分分出5.6dB，下半部分分出剩下的四个量之和，也就是：即：，将该比例系数k代入混合线功率分配器方程得：

即为功分器变换段微带线的阻抗值，将该值代入CST软件中，并按以下步骤进行：

即可计算出适合的微带线宽度，微带线长度为。对于微带线的拐角切入深度， 可按下式进行计算：

则切入深度：

各系数关系，如图所示：

图8 功分器拐角切入深度

通过以上计算，可确定微带线的尺寸。

此外，由功分器的相关资料可知：微带功分器的导线宽度影响功分量的大小，而导线长度则影响各功分量相位的大小，因此，可按照该原理相应调节导线长度和宽度，以使其达到要求的功分量与相位值。后续过程仍按照此思路向下进行，即可把整个功分器的各微带线长度、宽度算出，从而完成整个功分器的计算。按照本文中印刷阵列各个端口馈电幅度和相位的需要，将计算出的尺寸代入CST中，建立的功分器模型为：

图9 微带功分器模型

其s参数为：

图10 功分器幅度仿真结果

图11 功分器相位仿真结果

将计算的结果与仿真结果相互对比可见，该功分器理论值与实际仿真值具有非常好的一致性，能达到要求的性能指标。将其与前面的五个单元阵列天线相连，并使其很好地匹配，从而完成整个阵列天线的计算仿真过程。

5 总结

印刷振子天线由于其独特的结构而具有许多优点：剖面薄、体积小、重量轻，具有平面结构，易于与载体共形，馈电网络可与天线集成，适用于印刷电路批量生产等，已经成为集成化天线的主角。在现代雷达及通信系统的应用中，由印刷阵列天线来实现所要求的波束形状已成为主流方向之一，因此对它的研究具有重要的意义。但需要指出的是：当阵列单元数目较多时，由于足够的综合的自由度，上述方法通常效果较好。然而当单元数目较少时，其有限的自由度使综合中会出现较大的结果。在这种情况下，通常需要用到优化方法，关于这方面的内容，还正在研究之中。