(最新)基于电磁带隙结构的多波束天线馈源研究

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1、基于电磁带隙结构的多波束天线馈源研究周欣张艳君（中国航天空间电子信息技术研究院，空间天线技术研究所，西安710000）摘要：本文设计了一种基于电磁带隙结构的多波束天线馈源，该天线由电磁带隙结构和喇叭阵列组成，通过对馈源的单独仿真及将其与反射器结合组成多波束反射器天线的仿真结果可以得出，该天线具有低旁瓣、高效率、交叠区域波束边缘增益高等特点。该馈源的提出改善了传统单口径单馈源多波束天线设计方案的各项性能，有利于简化多波束天线设计难度、降低天线功耗、提高天线效率。InvestigationofEBGMulti-

2、beamAntennaFeedZHOUXinZHANGYanjun（AcademyofSpaceElectronicInformationTechnology，InstituteofSpaceAntennaTechnology，Xi’an710000）Abstract:Inthispaper，EBGmulti-beamantennafeedconsistingofEBGstructureandhornarraywasdesigned.Westudiednumericallyfeedandreflectorm

3、ulti-beamantenna，respectively.Theresultsshowedtheproposedantennahastheadvantagesoflowsidelobe，highefficiency，andhighgainofedgeofcover.TheproposalofEBGmulti-beamantennafeedimprovedtheperformancesoftraditionalmulti-beamantennawithsingle-aperturesingle-feed.T

4、heproposedschemecansimplifythemulti-beamantennadesign，reducethepowerconsumption，andenhanceantennaefficiency.率时，利用数字合成的方法难以进行，从而更增大1引言了馈电网络的体积、重量和复杂性。iii.多口径多波束天线中不同口径生成的波束多波束反射器天线的设计中，天线的性能通常间隔排列，由于同一口径生成的点波束之间的距离由波束覆盖区域的边缘增益、波束旁瓣电平和交叉增大，从而允许天线可以采用较大口径的馈源减

5、小极化特性等因素决定，经常需要在抑制波束旁瓣和能量的漏射损失提高天线的增益、降低天线的旁瓣系统设计复杂性之间进行权衡。目前反射器形式的电平。但是各副口径安装精度以及多级展开后的误[1]多波束天线设计方案主要有如下三种：差会使每副反射面产生的波束与设计时产生一定的i.单口径单馈源多波束天线相对简单，但为了偏差，这对于最终系统波束的无缝覆盖会产生一定产生较小的波束偏移角度以满足波束交叠区域增的影响，严重时会影响系统最终的使用。益，需要馈源间隔较小，然而小口径馈源波束较从以上三种方案可以得出单口径单馈源多波束宽，

6、漏失效率较低，导致天线旁瓣较高，很难满足天线系统实现最为简单，如果能够解决波束交叠增同频波束之间的隔离度要求，多波束的频率复用能益及漏失效率的问题将极大降低多波束系统设计的力较弱，系统通信容量得不到有效地扩展。复杂度。ii.单口径多馈源多波束天线能够通过多个馈源电磁带隙（ElectromagneticBand-Gap，EBG）的幅相激励系数来调节各个点波束的性能，故它具天线[2]是一种可以提高天线辐射口径及增益的新型有优越的点波束特性，但随着点波束数目的增加，天线，天线由全反射板和与之平行的部分反射表面其馈

7、电网络也越复杂，特别是当系统工作于较高频组成，辐射源可以是各种形式的小口径天线。天线·890·的辐射机理以电磁波射线轨迹简单分析，从辐射源间距，ρ1为部分反射面反射相位。EBG部分反射面发出的电磁波到达部分反射面后，一部分能量发生与接地面之间形成FP谐振腔，其Q值可以由公式泄漏向外辐射，一部分能量被反射回来，在部分反得出射板和全反射板间进行多次反射和漏射，形成FPr1⎛ρ1+π⎞谐振腔。满足谐振条件时，每次泄漏的电磁波均同Q=×⎜⎟（2）12−r⎝⎠1相分布，在半反射面分布的等相位表面电场口径要式中r1为部

8、分反射面的反射系数，由该式可以大于辐射源的口径，因此天线的增益将得到提高，得出，EBG部分反射面的反射系数约大，其Q值若不满足谐振条件，泄漏的电磁波相位不等，则天也越高。例如若采用纯金属网格结构，设计EBG线的增益反而要降低。反射系数为0.95，则采用1.4λ口径的辐射源，该EBG天线可以得到约24dB的增益。所以金属结构和介质板两种EBG结构相比较而言，采用金属结构可以实现较大的反射系数，得到的天线增益较高，带