36GHz线极化矩形微带贴片天线阵列设计与仿真优化

本文详细探讨了36GHz微带贴片天线阵列的设计过程。首先，设计者根据工作频率需求（36GHz）和性能指标，选择了Rogers RT/duroid 5880作为介质基板材料，这种材料具有良好的通用性和实用性，能确保天线具有50欧姆的特性阻抗。单个贴片的厚度被设定为0.0178mm，采用铜质材料，以保证良好的电气性能。利用空腔模型理论和经验公式来设计贴片的尺寸，然后通过HFSSTM软件进行模拟仿真，对参数进行优化，包括天线增益、电压驻波比、特性阻抗和S参数等。 接着，设计者构建了一个四单元（4x4）线极化矩形微带贴片阵列，遵循设计简单和加工便捷的原则。每个单元采用四个并联侧馈形式，考虑到线极化的特性，可以简化对输入信号相位的影响。上下两层的二单元贴片因为对称性，主要关注一级馈线的弯曲和二、三级馈线的尺寸调整，这些尺寸与一级馈线的尺寸相对应，但会根据馈点位置稍作调整。通过多次仿真优化，阵列结构达到了更理想的状态。 最终，设计者在四单元基础阵列上扩展到十六单元，通过并联叠加的方式实现，同时对五至九级馈线的尺寸进行了精细调整，确保天线性能符合设计指标。整个设计过程中，除了关键的结构参数外，还着重于天线增益、驻波比、特性阻抗和S参数等关键性能指标的仿真验证，以确保天线阵列的效能和稳定性。设计结果表明，这款36GHz微带贴片天线阵列在性能上具有较高的性价比，满足了预定的设计要求。