GHz微带贴片天线阵的仿真与设计

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1、微波学报2010年8月24GHz微带贴片天线阵的仿真与设计李恒城敬守钊(电子科技大学电子工程学院，成都611731)摘要：设计了一款工作于24GHz．24．25GHz谐振式串并结合馈电的微带贴片平面阵列天线。此馈电方式与单独的串联馈电或者并联馈电的阵列相比，既可以充分的利用串联馈电有效减小馈电网络的损耗，提高天线空间利用率的优点，又能很好的把并联馈电设计简单的优点利用起来。仿真结果表明：此天线阵的的增益可达22dB，E面和H面的半功率波瓣宽度都很窄，大约为12。，第一副瓣电平约为．12dB。该天线体积小，性能稳定，可用于汽车防撞、测速雷达、防盗等场合。关键词：微带贴片天线阵，行波天线

2、，测速雷达24GHzMicrostripPatchAntennaArraySimulationandDesignLIHeng—cheng，JINGShou-zhao(CollegeofElectronicsEngineering，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina，Chengdu61173l，China)Abstract：Thispaperpresentsaworkinthefreqrencerangeof24GHzto24．25GHzresonantMicrostripPatchPlanarArrayantennawi

3、mSeriesandparallelcombinationoffeednetwork．Thisfeedmethodcallbefullyutilizedinseriesfeednetworkwhichiseffectivetoreducefeedlossandtoincreasetheadvantagesofspaceutilization，butalsousetheadvantagesofsimpletodesigninparallelfeednetwork．Simulationresultsshowthat：Theantennaarmygainupto22dB，E—Planean

4、dH—Planehalf-powerBeamwidtharesmall，about12。．Thefirstsidelobelevelisabout-12dBi．Theantennaissmallsize，performanceandstability，CanbeusediIIcaranticollisionradar，speedradar，securityandotheroccasions．Keywords：Microstrippatchantennaarray；Travellingwaveantenna，Speedradar引言1微带天线阵的设计指标微带天线在国内的起步较晚，因其体

5、积小、重量轻、低剖面、可共形、易加工等优点在雷达和通信等领域得到了广泛的应用，近几年发展迅速，从二十世纪七十年代开始，人们就对其进行了深入地研究。至今已经有很多这方面的研究论文和成果。通常的微带天线的馈电方式有串联馈电和并联馈电两种，微带串联馈电阵列天线的主要优点有：11馈线比较短，有效减小由于馈线引入的辐射和散射损耗，提高天线效率；2)各微带贴片单元排列紧凑，天线的空间利率高，减小天线阵的面积，更有利于天线的小型化设计与实现。微带并联馈电阵列天线的主要优点有：11采用l：n功率分配器，使输入端至各单元等长；容易实现对各辐射单元同相位馈电，设计简单易行；21在辐射单元数不多的情况下，

6、并联馈电的天线阵容易实现，缩短设计周期。综合以上两种馈电形式的优点，本文采用串并结合馈电方式实现微带阵列天线的设计。211中心频率：24．125GHz工作频率范围：24GHz-24．25GHzE面波束宽度：2005F=140HN波束宽度：200．5H=140天线增益：≥18如第一副瓣电平≤．1ldB输入阻抗：50Q2微带贴片单元形式的选择与仿真2．1贴片单元形式的选择为了实现天线整体的小型化、提高效率，以及匹配电路的方便实现，贴片单元形式的选择需要重点考虑，文献【l】给出了一种新型的矩形单元形式，如图l所示，单元的尺寸：长度L，宽度W由工作的频率和阻抗匹配要求共同决定，这种微带插入式

7、馈电单元，通过在贴片上开槽的方法调节阻抗匹配，实现起来简单易行，节省空间。谐振阻抗随着开槽的深度d和槽宽g的增大而迅速下降，而天线的谐振频率则随着槽深度d的增大和槽宽g的减小有所下降，实际可以通过调节L、W、dNg的长度来达到所要的指标。微波学报2010年8月k———一t·——————d匿1矩％微带贴H模型2．2贴片单元形式的选择微带天线j殳计的第一步是选择介质基片，介质基片材料的介电常数}、损耗角正切tan占、基片厚度h将直接影响天线的性能，根据设计指标