一种串联馈电微带天线阵及其优化设计方法技术

本发明专利技术涉及一种串联馈电微带天线阵及其优化设计方法，由若干个符合阵元长度公式和阵元宽度公式的阵元根据阵元间距公式串联组成串联馈电微带天线阵。本发明专利技术从工程应用出发,综合考虑了微带天线单元的辐射特性、幅度加权、天线互耦、阻抗匹配等因素,推导了相互关联的串馈微带线阵的设计参数曲线；通过本串馈微带线阵的设计参数曲线,可快速获得了一组串馈矩形微带加权线阵的设计参数,有效地加快了设计过程,缩短了研制周期,使用本方法设计串馈微带天线阵是简捷、快速、有效的。

A Series-fed Microstrip Antenna Array and Its Optimum Design Method

【技术实现步骤摘要】
一种串联馈电微带天线阵及其优化设计方法
本专利技术涉及微带天线研究
，具体地说是一种串联馈电微带天线阵及其优化设计方法。
技术介绍
微带天线由于其具有重量轻、体积小、成本低、低剖面、结构简单、易于制作和生产等优点，是现代电子设备首选的天线形式，在通信、导航、雷达和电子对抗等无线领域得到广泛应用。在各种应用，天线增益、副瓣电平、效率指标是微带天线最重要的指标。微带天线阵一般以微带线构成的馈电网络对每个辐射单元进行馈电，微带天线阵按常用的馈电方式可分为并联馈电和串联馈电。与微带天线阵的并联馈电相比,串联馈电可以显著减小馈电网络的复杂性,缩短网络中微带传输线的长度,降低馈电网络带来的损耗,在并联馈电的微带天线阵中，从馈电点到每一个辐射单元的馈线长度一样，所以微带天线阵设计比较简单。串联馈电的微带天线阵相对要复杂一些，推出串馈微带阵各阵元电流计算的递推公式，按此公式逐级计算可得到各阵元电流以及馈电点的电流及输入阻抗，由此设计微带天线阵。对串馈微带阵列天线而言,为了实现天线天线增益、副瓣电平、效率的特定要求,天线阵需要适当的幅度、相位分布,这使得微带天线阵列的设计较为复杂,特别是在高频应用情况下,这种现象尤为突出。串馈微带天线阵设计中,由于串馈微带天线中单元的激励、辐射和互耦相互缠绕,难以精确设计和实现天线阵中各单元的幅相分布要求。当串联馈电微带天线阵的元数较少时，设计参数较少；随着阵元的增加，设计参数按3倍的速度增加，阵越大，设计参数越多，设计出最优化串馈微带天线阵也越困难。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种串联馈电微带天线阵及其优化设计方法，解决由于串馈微带天线中单元的激励、辐射和互耦相互缠绕,难以精确设计和实现天线阵中各单元的幅相分布要求的问题。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种串联馈电微带天线阵的优化设计方法，由若干个阵元串联组成串联馈电微带天线阵；每个阵元的阵元长度Li为：Li＝0.5×λg×(43.11562×(i/n)5-122.70205×(i/n)4+127.36018×(i/n)3-58.27373×(i/n)2+11.13284×(i/n)+0.35668)；每个阵元的阵元宽度Wi为：Wi＝W1×(4669.50705×(i/n)7-18224.84943×(i/n)6+28791.24036×(i/n)5-23511.83389×(i/n)4+10499.94636×(i/n)3-2519.11493×(i/n)2+309.45271×(i/n)-13.15999)；两个阵元之间的阵元间距Di为：Di＝0.5×λg×(42.09026×(i/n)6-133.0462×(i/n)5-161.9231×(i/n)4-96.27209×(i/n)3+29.59044×(i/n)2-4.52219×(i/n)+1.23738)；其中，λg为微带介质中的波长，i为阵元序号(1≤i≤n)，W1为串联馈电微带天线阵第一阵元宽度，Di为第i个阵元与第i+1个阵元之间的间距，n为串联馈电微带天线阵的阵元个数。所述串联馈电微带天线阵的第n个阵元的非阵元侧为串联馈电微带天线阵的输入端。所述阵元长度为每个天线单元的轴向长度。所述阵元宽度为每个天线单元的横向宽度。所述两个阵元之间的阵元间距为相邻两个天线单元中心的距离。一种串联馈电微带天线阵，由若干个阵元组成，每个阵元的阵元长度Li为：Li＝0.5×λg×(43.11562×(i/n)5-122.70205×(i/n)4+127.36018×(i/n)3-58.27373×(i/n)2+11.13284×(i/n)+0.35668)；每个阵元的阵元宽度Wi为：Wi＝W1×(4669.50705×(i/n)7-18224.84943×(i/n)6+28791.24036×(i/n)5-23511.83389×(i/n)4+10499.94636×(i/n)3-2519.11493×(i/n)2+309.45271×(i/n)-13.15999)；两个阵元之间的阵元间距Di为：Di＝0.5×λg×(42.09026×(i/n)6-133.0462×(i/n)5-161.9231×(i/n)4-96.27209×(i/n)3+29.59044×(i/n)2-4.52219×(i/n)+1.23738)；其中，λg为微带介质中的波长，i为阵元序号(1≤i≤n)，W1为串联馈电微带天线阵第一阵元宽度，Di为第i个阵元与第i+1个阵元之间的间距，n为串联馈电微带天线阵的阵元个数。第n个阵元的非阵元侧为串联馈电微带天线阵的输入端。所述阵元长度为每个天线单元的轴向长度。所述阵元宽度为每个天线单元的横向宽度。所述阵元间距为相邻两个天线单元中心的距离。本专利技术具有以下有益效果及优点：本专利技术从工程应用出发,综合考虑了微带天线单元的辐射特性、幅度加权、天线互耦、阻抗匹配等因素,推导了相互关联的串馈微带线阵的设计参数曲线；通过本串馈微带线阵的设计参数曲线,可快速获得了一组串馈矩形微带加权线阵的设计参数,有效地加快了设计过程,缩短了研制周期,使用本方法设计串馈微带天线阵是简捷、快速、有效的。附图说明图1是串联馈电微带天线阵示意图；图2是阵元长度、阵元宽度及阵元间距的示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但本专利技术能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。如图1所示为本专利技术的串联馈电微带天线阵结构图。串联馈电微带天线阵由n个阵元串联组成，每个阵元的阵元宽度为Li，Li＝0.5×λg×(43.11562×(i/n)5-122.70205×(i/n)4+127.36018×(i/n)3-58.27373×(i/n)2+11.13284×(i/n)+0.35668)；每个阵元的阵元宽度为Wi，Wi＝W1×(4669.50705×(i/n)7-18224.84943×(i/n)6+28791.24036×(i/n)5-23511.83389×(i/n)4+10499.94636×(i/n)3-2519.11493×(i/n)2+309.45271×(i/n)-13.15999)；两个阵元之间的阵元间距为Di，Di＝0.5×λg×(42.09026×(i/n)6-133.0462×(i/n)5-161.9231×(i/n)4-96.27209×(i/n)3+29.59044×(i/n)2-4.52219×(i/n)+1.23738)；其中，λg为微带介质中的波长，i为阵元序号(1≤i≤n)，W1为串联馈电微带天线阵第一阵元宽度，Di为第i个阵元与第i+1个阵元之间的间距，n为串联馈电微带天线阵的阵元个数。如图2所示为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串联馈电微带天线阵的优化设计方法，其特征在于：由若干个阵元串联组成串联馈电微带天线阵；每个阵元的阵元长度Li为：Li＝0.5×λg×(43.11562×(i/n)

【技术特征摘要】
1.一种串联馈电微带天线阵的优化设计方法，其特征在于：由若干个阵元串联组成串联馈电微带天线阵；每个阵元的阵元长度Li为：Li＝0.5×λg×(43.11562×(i/n)5-122.70205×(i/n)4+127.36018×(i/n)3-58.27373×(i/n)2+11.13284×(i/n)+0.35668)；每个阵元的阵元宽度Wi为：Wi＝W1×(4669.50705×(i/n)7-18224.84943×(i/n)6+28791.24036×(i/n)5-23511.83389×(i/n)4+10499.94636×(i/n)3-2519.11493×(i/n)2+309.45271×(i/n)-13.15999)；两个阵元之间的阵元间距Di为：Di＝0.5×λg×(42.09026×(i/n)6-133.0462×(i/n)5-161.9231×(i/n)4-96.27209×(i/n)3+29.59044×(i/n)2-4.52219×(i/n)+1.23738)；其中，λg为微带介质中的波长，i为阵元序号(1≤i≤n)，W1为串联馈电微带天线阵第一阵元宽度，Di为第i个阵元与第i+1个阵元之间的间距，n为串联馈电微带天线阵的阵元个数。2.根据权利要求1所述的串联馈电微带天线阵的优化设计方法，其特征在于：所述串联馈电微带天线阵的第n个阵元的非阵元侧为串联馈电微带天线阵的输入端。3.根据权利要求1所述的串联馈电微带天线阵的优化设计方法，其特征在于：所述阵元长度为每个天线单元的轴向长度。4.根据权利要求1所述的串联馈电微带天线阵的优化设计方法，其特征在于：所述阵元宽度为每个天线单元的横向宽度。5.根据权利要求1所述的串联馈电微带天线阵的优化设计方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峰会，赵平，
申请(专利权)人：张峰会，赵平，
类型：发明
国别省市：陕西,61