光子晶体增强的高增益微带贴片天线阵设计与测试

本文主要探讨了一种新型的高增益贴片天线阵的设计和研制方法，该研究发表于2010年的空军工程大学学报(自然科学版)第11卷第3期。研究者高向军、杨涛、朱莉和梁建刚针对利用光子晶体抑制基板表面波传播以提升天线增益的理念进行了改进设计。 首先，他们设计了一种多层耦合贴片天线，采用悬置耦合馈电方式，这样能够将馈电电路与辐射元分离，减少了馈电对辐射性能的负面影响，有利于天线在大规模阵列中的应用。这种方法使得天线单元的增益达到了11.54 dB，相较于传统的单层微带贴片天线，有8.68 dB的显著增益提升。 接着，研究人员在覆盖层上引入了基底钻孔型PBG结构，进一步增强了单元天线的增益，使之在12.0-13.0 GHz的频带内保持良好的驻波比（VSWR<2.0），表明其高效的工作状态。特别是在中心频率12.5 GHz，天线阵的增益高达22.23 dB，副瓣电平低于-13.5 dB，这使得整体性能远超常规的4x4元微带贴片天线阵。 光子晶体(PBG)在这里起到了关键作用，其禁带特性被巧妙地用于优化微波电路和天线的性能。特别在微带天线领域，通过抑制基板内部的表面波传播，显著提升了天线的增益。所设计的天线阵具有在平面天线阵小型化方面广阔的应用前景，因为其能够在保持高增益的同时，实现紧凑的设计。 总结来说，这项研究不仅展示了光子晶体技术在提高微带贴片天线增益上的潜力，而且为平面天线阵的设计提供了新的思路和技术手段，对于推动微波通信和雷达技术的发展具有重要意义。