一种高增益缝隙定向天线设计

图4所示为天线的正反面结构示意图，正面所示为天线的辐射面，反面所示为天线的功分面。板材的介电常数为2.25,厚度为2 mm,该阵列包括8根辐射波导，每一根辐射波导上对称的开有10个缝隙。辐射波导的馈电方式为从两头对称的向中间馈电，这是与传统的主线支线耦合馈电不同。

图4 天线结构示意图

　　为达到-20以下的旁瓣抑制要求，采用了海明加权，经过优化后的权值分布如表1所示。

表1 幅度权值分布

　　天线功分网络设计，为了防止某个辐射波导的反射波通过馈电网络耦合到其他辐射波导，影响其他辐射波导的激励权值，保证整个阵列的加权系数精度，所以辐射波导的激励端口之间需要隔离。为实现表1所列出的幅度权值，并且实现不同辐射波导之间的隔离，功率分配网络由H-T型分支和窄边耦合的定向耦合构成，功分网络的结构主要是选择并联馈电形式，即用功分器结构为各个辐射波导馈电，保证天线的总馈点到各个辐射波导的路径是一样长的。

　　2 天线实物与测试结果

　　图5是实际制作的平板缝隙天线的实物照片，整个天线的面积为：330 mmx330 mm.从图中看出，天线一共包括8排辐射波导，每一排的辐射波导由过孔分为对称的两个波导，所以一共有16个辐射波导。每个波导的宽壁上开5个缝隙，同一波导上的缝隙尺寸各不相同，而不同波导上，相同位置的缝隙的尺寸是一致的。每两排相邻的波导之间，有额外设计的扼流槽，以提高带宽。

图5 天线实物图

　　不同层的介质板用金属螺钉紧固，保证天线的机械特性结实可靠，以及不同层敷铜的电气接触良好。

　　该天线的由位于功率分配网络中心的50 Ω SMA接头馈电，测量得到的端口反射系数如图6（a）。天线具有良好的端口匹配特性。在5.5~5.9 GHz频段，天线端口的反射系数都在-12 dB以下（VSWR1.6）。而天线的-10 dB带宽更是达到了463 MHz（5.512~5.975 GHz），其相对带宽为8.1%.对于厚度仅有2 mm的SIW波导，相对带宽达到了8.1%.

　　天线方向图见图中6（b）（c）。平板缝隙天线旁瓣指标在H面内，旁瓣电平不超过-30 dB.在E面内，旁瓣电平也低于-25 dB.

图6 天线反射系数和方向图

　　3 结论

　　提出了基于介质板材的波导缝隙天线设计方案并加以实现。该设计方案的最大优点就是能够扩展平板波导缝隙天线阵尤其是薄波导缝隙阵的带宽。采用此方法设计并实现了一个80阵元的高增益定向天线阵，并给出了实测结果，表明该天线具有高增益，定向性好，旁瓣低的特点，达到了设计要求。