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1引言

近年来，随着现代无线通信技术的高速发展，微带天线以其重量轻、成本低、易集成等诸多优点，日益受到人们的青睐。但是微带天线带宽较窄，相对带宽一般只有1%~5%，因而在实际应用中受到了一定的限制。因此，如何展宽微带天线带宽具有十分重要的意义。THOMASMETZLER制作了一个5mm长，采用26个相似微带贴片谐振单元的行波串馈天线，在1.40~1.43GHz频带内，天线增益21.5dB，天线扫描角度2度。本文采用18个相似微带矩形贴片谐振单元行波串馈结构，在22.0-25.0GHz频带内实现宽带扫频特性，天线扫描角度20.8度。

2天线设计

本文采用18个相似微带矩形贴片谐振单元结构，通过高阻线串联馈电，馈电结构简单，易于电路集成。单个矩形贴片谐振单元结构如图1所示。在天线设计时，有许多关键的设计参数，如馈线宽度W_feed、贴片宽度W_patch、馈线长度L_feed、贴片长度L_patch等，下面将对这些关键参数进行详细分析。

图1矩形贴片谐振单元

2.1天线宽频带设计——馈线宽度W_feed和贴片宽度W_patch

天线馈线宽度和贴片宽度比W_Ratio(=W_feed/W_patch)控制着馈线与贴片之间的耦合度。每个贴片单元可以看成是一个包含输入端和输出端的二端口网络，端口阻抗由带线的特征阻抗决定。增大馈线宽度和贴片宽度比W_Ratio，可以减小该谐振单元的Q值，从而增大天线带宽[3]。但是天线辐射效率几乎与贴片宽度成正比，增大馈线宽度和贴片宽度比W_Ratio，贴片宽度将相对减小，从而天线辐射效率也将随之减小。这样就需要对天线带宽与天线辐射效率之间有个权衡，来确定馈线宽度和贴片宽度比W_Ratio。

为了解决天线带宽和天线辐射效率之间的矛盾，本文采用了一种馈线宽度和贴片宽度比W_Ratio渐变的结构，如图2所示。多个W_Ratio逐渐减小的贴片单元串联级联在一起，构成贴片天线阵列。在靠近天线输入端，馈线宽度和贴片宽度比W_Ratio较大，有利于实现宽带匹配，展宽天线带宽。在靠近天线终端，馈线宽度和贴片宽度比W_Ratio较小，贴片宽度相对较大，有利于提高天线辐射效率。

图2平面阵列天线结构示意图

2.2天线频扫设计——馈线长度L_feed和贴片长度L_patch

微带贴片天线有两种类型的TEM传输线天线：

1）天线终端接匹配负载的行波天线；

2）天线终端为开路或短路的驻波天线。

关键词： 行波 串馈阵 宽带 频扫