平面行波串馈宽带频扫天线

行波天线一般为周期性结构，辐射可设计成从后射直到端射之间的任一方向，驻波天线通常为边射。在行波串馈贴片天线阵列中，随着单元数目的增多，损耗就越严重，后面贴片单元上的电流就很小，回波几乎没有，对于微带线阵即使不接匹配负载，也可组成行波阵（准行波阵）。另外，如果接匹配负载，负载肯定将消耗一部分能力，引起能量不必要的浪费，同时还增大天线发热量。

通过改变发射机频率而达到波束扫描的天线阵称为频率扫描天线阵列。在行波串馈线性阵列中，相邻两个辐射元激励相位逐个顺次滞后，两个相邻元间馈电相位差

其中L_space为相邻两个辐射元之间距离：L_space=L_feed+L_pactch；λg为基片波长。

当L_space一定时，改变频率，即改变λg，θfeed也随之改变，天线主波束的指向也就会改变，这就是频率扫描天线的基本概念。

两个相邻元间不但有馈电相位差θfeed，还有空间相位差

其中λ为空间波长，为辐射方向角。

当两个相邻元间总相位差

出现波束最大值，此时即为主波束指向角max，即：

当L_spaceλg时，max0，主波束方向偏向馈电端；当L_space>λg时，max>0，主波束方向偏向负载端。

2.3天线仿真结果

本文利用Ansoft公司的HFSS软件对该阵列天线进行三维电磁仿真计算。基片采用Taconic公司的RF35A2介质基片，介电常数3.5，厚度0.508mm。经过优化设计,阵列天线三维增益方向图仿真结果如图3所示，E面(yoz面)方向图仿真结果如图4所示。

图3天线三维增益方向图仿真结果(24GHz)

图4天线E面(yoz面)方向图仿真结果

在频率从20.0GHz变化到25.0GHz时，主波束指向角从-40.2deg变化到-1.3deg，天线增益在15dB左右。

3天线测试

3.1测试环境

信号源AgilentE8257D激励矩形喇叭天线HD-220HA提供发射信号，将待测天线做为接收天线安装在暗室转台上，待测天线接频谱仪AgilentE4447A测量出接收信号功率电平大小，水平转动转台180度，绘制出待测天线功率电平方向图。