基于耦合线左右手复合传输线的频扫天线阵设计

2.2 串行馈电网络设计

天线阵采用串行功分器作为馈电网络，串行功分器主干为左右手复合传输线，并在功分器各级和输出端口都匹配到50Ω，其结构如图4所示。

串行功分器可以认为是T型结功分器的级联，单节T型结功分器结构如图5所示。T型结功分器满足如下关系：

；

其中为输入端口特性阻抗，分别为两个输出端口特性阻抗，分别为两个输出端口的输出功率。

图4 馈电网络结构

图5 T型结功分器结构

串行馈电网络中横向的阻抗变换采用阻抗变换器，纵向的阻抗变换采用单短截线匹配枝节进行匹配。各个阵元采用非均匀馈电，功分器的输出端口功率分配满足切比雪夫分布。根据端口功率分配的情况以及前述的T型结功分器功率与特性阻抗的关系，可以计算得出馈电网络中各个阻抗变换部分的参数。

2.3 天线阵设计

以前述的串行功分器作为天线阵的馈电网络，单元天线与馈电网络之间通过SMA接头连接。单元天线采用微带馈电型准八木天线。为了保证在大角度扫描时单元天线有足够的增益，使用单元天线的H面进行扫描。单元天线所在平面与馈电网络平面保持垂直。天线阵的实物如图6所示，介质基板介电常数均为2.65，厚1.55mm。

图6 八元频扫天线阵实物图

八元频扫天线阵的仿真结果如图7所示，其中图（a）为天线阵回波损耗特性曲线，由图可知在1.22GHz~1.48GHz频带内回波损耗小于-10dB。图（b）为天线阵频扫特性曲线，由图可知天线阵扫描角度可以到达-40°~10°，天线阵增益为13dB~ 14.7dB，在扫描角度范围内旁瓣电平可以达到-24dB。