高增益贴片天线阵设计：光子晶体与多层耦合技术

"该文介绍了一种新型的高增益贴片天线阵的设计方法，利用光子晶体的基板表面波抑制特性提高天线增益。文章详细阐述了天线的设计过程，包括采用悬置耦合馈电方式减少馈电电路对辐射元的影响，以及在覆盖层加载基底钻孔型PBG结构来提升单元天线的增益。通过实际制作和测试4×4元的高增益微带贴片平面天线阵，验证了设计的有效性，显示天线阵在1210-1310GHz频段内具有良好的驻波比和在1215GHz处高达22.12-23dB的增益，相比于普通贴片天线阵，增益显著提高，具有广泛的应用前景。" 本文是关于微波天线技术的研究论文，专注于提高天线的增益性能。作者提出了一种基于光子晶体(Photonic Band Gap, PBG)的新型多层耦合贴片天线设计。光子晶体是一种具有频率禁带的结构，能阻止特定频率的电磁波传播，这在微波电路和天线设计中有着重要应用。在这种设计中，天线采用悬置耦合馈电技术，馈电网络与辐射单元分开，减少了馈电对天线性能的负面影响，适合于天线阵列的构建。 文章指出，通过在覆盖层引入基底钻孔型PBG结构，单元天线的增益得以显著提升，与普通单层微带贴片天线相比，增益提高了8-16dB。进一步地，设计并制作了一个4×4单元的高增益微带贴片平面天线阵，测试结果显示，该天线阵在1210-1310GHz频段内驻波比小于2.1，且在中心频率1215GHz时，增益可达22.12-23dB，副瓣电平低于-13.15dB。这一成果意味着相比传统的4×4元微带贴片天线阵，增益几乎翻倍，显示了在平面天线阵小型化领域的巨大潜力。 文中引用了前人的研究，展示了PBG结构如何被用来抑制微带天线的基板表面波，从而提升天线增益。作者通过实验验证了理论分析，证明了所提设计方案的可行性和有效性。此外，论文还讨论了如何通过选择不同的介质板厚度和介电常数来进一步优化天线增益。 这篇研究论文提供了一种创新的高增益天线设计策略，对于微波通信、雷达系统以及卫星通信等领域具有重要的参考价值。通过利用光子晶体技术和独特的馈电方式，实现了天线性能的显著提升，为未来天线设计提供了新的思路。