论文部分内容阅读
本文根据相应的指标要求,设计了一款工作频率在36GHz的16单元(4×4)线极化矩形微带贴片天线阵列。主要研究内容分为三个部分:
⑴根据指标要求选取介质基板的材料并确定其初步尺寸。依据通用性和实用性原则,选取Rogers RT/duroid5880(tm)为介质基板材料,利用传输线逐级匹配的方法保证50欧姆的特性阻抗,并确定贴片的厚度为0.0178mm,材料为铜质。利用空腔模型理论和经验公式设计单个贴片的结构尺寸,然后用HFSS软件对其进行模拟仿真。通过该软件的扫频功能,分别对各参数进行优化分析,从而确定比较精确的尺寸数据,并得出天线增益、电压驻波比、特性阻抗和S参数等的仿真图形。
⑵根据前面设计结果对四单元贴片阵列进行设计。根据设计简单、加工方便的原则,将优化后的单个贴片以四个并联侧馈的形式组建四单元基本阵列。由于是线极化天线,可以忽略输入信号的相位影响。由于上下两层二单元贴片对称的特点,主要就是对一级馈线曲变和二、三级馈线尺寸的设计。由于采用并联结构,根据传输线理论利用逐级匹配原则,二、三级馈线的具体尺寸可由一级馈线的尺寸粗略得到。并且注意由于馈点的位置不同,上下两层馈线的具体尺寸略有差异。然后通过模拟仿真对结构参数进行扫频并优化,得到更为理想的结果。
⑶在四单元基本贴片阵列的基础上,参照指标要求并根据前面设计的相关尺寸和基本步骤,通过对四单元贴片阵列的并联叠加,得到了十六元微带贴片天线。并通过计算和仿真,对五至九级馈线的尺寸进行优化,从而得到精确的结构尺寸。并通过仿真,得到了该天线阵列的天线增益、电压驻波比、特性阻抗和S参数等的仿真图形。通过比较分析,证明该天线满足设计指标。结果说明该天线性价比良好,由于采用并联侧馈形式,结构简单,加工方便,极大地降低了制造成本。