毫米波微带阵列天线设计：高增益低副瓣特性

本文介绍了微带天线阵的设计，特别是在毫米波频段的应用。文章详细阐述了天线单元的尺寸设计，包括贴片长度和宽度的计算，以及如何通过泰勒加权来降低副瓣。采用串馈和并联馈电的混合方式，提高天线的空间利用率，减少了传输损耗。 微带天线阵的设计通常涉及到多个关键参数。在本设计中，微带天线的宽度对天线的输入阻抗起决定性作用，而贴片长度则影响其谐振频率。根据电磁波理论，贴片天线的长度一般为λg/4，其中λg为微带传输线的导波长。在设计中，需要考虑介质基板的介电常数（εe）和厚度，通过公式(1-1)和(1-2)来估算天线单元的实际尺寸。在本例中，天线单元长度预估为1.23mm，宽度则由公式(1-3)计算，该公式基于光速c和天线中心频率f0，以及介质的相对介电常数εr。 为了实现低副瓣，串馈子阵被采用，12个贴片单元通过泰勒加权方法分配不同的权重，以优化辐射模式。仿真结果显示，串馈子阵在76GHz至77GHz的频率范围内，具有超过14.83dB的增益，副瓣相对于主瓣低约25dB，半功率波瓣宽度小于11.9°，表现出优异的电性能。 此外，通过并联馈电的方式，10个串馈子阵再次组阵，进一步降低了副瓣。在E面和H面上对每个单元进行加权处理，能够更精确地控制副瓣水平，提升天线阵列的整体性能。这种设计方法对于毫米波应用，如雷达、电子对抗和卫星通信，具有重要的价值，因为它能够在保持高增益的同时，有效抑制旁瓣，提高信号质量。 本文提出的微带天线阵设计结合了串馈和并联馈电的优势，通过精细的单元尺寸计算和加权策略，实现了高增益和低副瓣的特性，适用于毫米波频段的通信和探测系统。