提出了一種新型的Ka頻段圓極化相控陣天線。天線單元以單饋電開槽貼片天線為基礎(chǔ)實現(xiàn)圓極化,通過微帶貼片表面加載介質(zhì)和輔助輻射器,展寬了天線波束寬度并優(yōu)化了單元軸比。以該天線為陣列單元,采用順序旋轉(zhuǎn)布陣技術(shù)優(yōu)化得到的2×2子陣,其輻射方向圖具有良好的旋轉(zhuǎn)對稱性,由該子陣擴(kuò)展形成的相控陣天線,有效地實現(xiàn)了圓極化寬角掃描特性。以8×8矩形陣列為例,仿真分析了此類二維相控陣天線波束掃描過程中的方向圖和極化特性。研究結(jié)果表明,天線在工作頻段內(nèi)可實現(xiàn)方位360°、俯仰±60°掃描,掃描范圍內(nèi)天線增益波動和軸比均小于3 dB,同時該天線具有低剖面（高度尺寸為0.08λ₀,λ₀為空氣介質(zhì)波長）、結(jié)構(gòu)簡單、易于加工和集成等特點,非常適合小型化或一體化相控陣天線系統(tǒng)應(yīng)用。

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圖2 天線單元電流分布

式中:r為圓形貼片的半徑，c為光在真空中的速度，f0為天線的工作頻率，εr為介質(zhì)板的相對介電常數(shù)。天線饋電點與貼片中心的連線與貼片縫隙長軸呈45°或135°夾角。加載后天線表面的電流分布如圖2所示，天線在水平方向和垂直方向均存在電流分布，其中水平方向電流主要分布于下層貼片，垂向電....

圖3 天線單元性能

圖3給出了該天線單元性能的仿真結(jié)果，由圖可以看出，相比圓形開槽貼片天線，加載后的天線波束寬度展寬了約13°，同時天線具有良好軸比性能，天線的圓極化特性并未受到加載結(jié)構(gòu)影響。該天線的不足之處在于，由于天線結(jié)構(gòu)的限制，天線的方向圖對稱性有所惡化，波束整體偏向θ角正方向。考慮到該因素會....

圖4 優(yōu)化后的2×2子陣單元排布

對于圓極化陣列天線，為了提高陣列的軸比性能，通常采用順序旋轉(zhuǎn)饋電法來實現(xiàn)。由于天線單元的方向圖偏向固定的方向，因此，在采用順序旋轉(zhuǎn)法饋電的過程中優(yōu)化天線單元的排布方式，即通過多個單元協(xié)作來彌補單元方向圖不對稱的不足。圖4給出了優(yōu)化后的2×2子陣排布示意圖，即將第一個天線單元放置于....

圖5 2×2子陣方向圖和軸比特性曲線

圖4優(yōu)化后的2×2子陣單元排布2.28×8陣列仿真分析

本文編號：4022317