基于电磁耦合的超宽带相控阵列天线设计研究

新型宽带相控阵列天线的设计与模拟 本文介绍了一种新型的超宽带印刷偶极子相控阵列天线的设计，通过在天线单元间引入电磁紧耦合来进一步拓宽天线阵的频带宽度。文章还讨论了天线的设计思想、仿真结果和性能指标。 1. 超宽带相控阵技术 超宽带相控阵技术是当前军事技术发展的方向之一。这种技术可以满足军事需求，提供宽频带、高增益、低副瓣或超低副瓣、低交叉极化分量等严格的要求。目前的宽带相控阵技术都要通过划分子阵、应用光调制和解调以及光纤延迟线来实现，但这些方法设备量大，技术复杂，制造成本高，也不便于调试和维护。 2. 新型宽带相控阵天线的设计思想 本文提出的新型宽带相控阵天线采用宽长方形作为偶极子臂的双面印刷偶极子天线。通过在各阵元间引入一定量的电磁耦合来拓宽天线阵的频带宽度，同时结合宽角匹配技术来改善天线阵的扫描特性，以达到进一步拓宽天线阵频带宽度的目的。 3. 电磁耦合技术 电磁耦合技术是新型宽带相控阵天线的核心技术。通过在天线单元间引入电磁耦合，可以进一步拓宽天线阵的频带宽度。电磁耦合技术可以使天线阵的阻抗带宽可达4～18GHz（VSWR＜2.5），E面扫描角范围可达到±45°。 4. 仿真结果 本文使用电磁商用软件HFSS对该天线在无限大阵列环境中进行了仿真。结果表明，该相控阵天线阻抗带宽可达4～18GHz（VSWR＜2.5），E面扫描角范围可达到±45°。 5. 设计原理 设计思想起源于对频率选择表面的研究。在频率选择表面的研究过程当中，紧密排列的偶极子阵列显现出了超宽带的特性。我们知道，紧密排列的偶极子阵列的相邻阵元的重叠部分间存在较强的互耦效应，因此，如果在偶极子阵列各阵元间引入一定量的电磁耦合，可以使天线阵的频带宽度进一步拓宽。 6. 结论 本文介绍了一种新型的超宽带印刷偶极子相控阵列天线的设计，通过在天线单元间引入电磁紧耦合来进一步拓宽天线阵的频带宽度。该天线可以满足军事需求，提供宽频带、高增益、低副瓣或超低副瓣、低交叉极化分量等严格的要求。