一种接地板开槽的耦合馈电紧凑型天线阵列.pdf

第44卷第4期
电子科技大学学报
1OL44 No4
2015年7月
Journal of University of Electronic Science and Technology of China
Jul.2015
种接地板开槽的耦合馈电紧凑型天线阵列
王松,袁涛,廖桂生
(西安电子科技大学雷达倌号处理国家重点实验室西安710071)
【摘要】提出了一种接地板上开槽的耦合馈电紧凑型微带天线阵。通过采用耦合愤电技术,其工作宽频带和增益等特性
优于传统的微带天线;在携地板开槽使得天线尺す缩小,结构十分紧奏。给出了2.4GHz频段天线阵列的实例,仿真和实验结
果表明,可实现10%的相对带宽,并具有良好的辐射特性
关键词天线阵;开槽;紧凑;耦合愤电
中图分类号TP312
文献标志码Adoi:10.3969/jss.1001-0548.2015.04,005
Compact Proximity-coupled Antenna Array
with Apertures in the Ground
WANG Song, YUAN Tao, and LIAO Gui-sheng
National Laboratory of Radar Signal Processing, Xidian University Xi'an 710071)
Abstract A compact proximity-coupled antenna array with apertures in the ground is presented. By usin
proximity-coupled technique, the antennas bandwidth and gain are much better than the conventional microstrip
antenna. The compact structure is realized by adding aperture in the ground plane. An antenna array operate at
2. 4 GHZ is fabricated. The simulation an experiment results show that 10 bandwidth and some good radiation
pattern are achieved
Key words antenna array; aperture; compact; proximity-coupled
微带天线阵已经广泛应用于飞机、航天飞行器、元下方的接地板上开有一个槽,这是本文的设计与
人造卫星、导弹、雷达以及无线通信系统中。作其他耦合馈电微带天线阵的区别所在。天线阵列工
为阵列单元的微带天线具有诸如重量轻、成本低、作在中心频率为2.4GHz的ISM频段,单个单元的测
加工容易、易于批量生产、便于与平面或曲面的载量带宽约为4.6%,增益为4.0dBi,比传统微带天线
体共形5?等特点,这些特性提供了更多的设计和应单元具有更大的带宽、更高的增益和更小的体积
用自由度。但是传统微帯天线的推广应用受到其固另外,由于馈电网络与辐射贴片在不同的层面上,
有缺点一一工作频带窄的制约,其相对带宽的典型因此阵列结构得到压缩。接地板上的槽口尺寸、位
值只有1%~2%?。研究人员已经开发了许多增大频置,馈电网络中馈电贴片的尺寸以及辐射贴片相对
带宽度的技术,其中耦合馈电技术可以有效地扩展于两条轴线的位置都可以进行调整,以达到最佳的
微带天线的工作频带『8?。该技术采用两块介质基阻抗匹配
片,在辐射贴片和接地板之间布置馈电网络。通过
1天线单元设计
重叠两块介质基片增大了介质层的厚度,从而增大
了天线的工作带宽。同时这种结构还提供了可以选
本文提出的辐射单元的结构如图1所示。
择不同介电常数的两块介质基片组成天线的机会
设计过程中上下两层采用的材料均是相对介电
块基片印刷上辐射贴片,另一块印刷上馈电网络,常数为4.4、厚度为1.6mm的FR4材料,调整各位置
辐射贴片和馈电网络共用一个接地板。辐射贴片和尺寸:辐射贴片的尺寸为25.7mx40mm:;馈电贴
馈电网络可以分别进行优化设计以满足天线的指标片的尺寸为7mmx16m,其位置与辐射贴片馈电侧
要求。
边的距离为6mm;50Ω馈电微带的宽度为3mm。接
本文提出了一种耦合馈电微带天线阵,辐射单地板上开有一矩形槽口,槽口尺寸为2mmx14mm,
收稿日期:2013-11-21:修回日期:2015-03-25
作者简介:王松(1969-),男,博士,主要从事天线设计与阵列信号处理方面的研究