7.5.6 微带阵面设计（1）在线视频

下面

这是我们对这个阵列的这个计算

计算的时候设计的时候考虑的一个问题

都知道我整个阵列的这个

公式

其实包括的是什么

单元的和阵因子的两部分

是吧

但是因为我们这种天线

它设计的时候

它这个单元数量相对来说比较多

所以我能为了简化这个设计

尤其你现在还做权值的这件事情

是吧

简化设计

那我们采用了什么

三级的阵列

这怎么说呢

就是说

我这个

F1还是单元的这个函数

F2我是一个2×2的一个子阵

F3是2×2子阵组成的阵列

三级的这种来做

这样呢

我就不拿一个单个的微带单元做一个

真的单元

我是把2×2来做一个单元

然后再用2×2来做加权

2×2来做加权

如果你在2×2做加权就很难

2×2里边只做等功分

就把它当成一个固定的东西

不动它

因为它结构太小了

好

那这里就开始来具体设计了

我再去考虑好这些问题之后来具体设计

首先我先单元要做一个选择

选择

首先我就是得说

我不考虑用这个线极化最终来拼圆极化

这个方案的话这里

我就说单元我最好

就是圆极化的

是吧

圆极化的

那这里列出了几个圆极化单元的这个方案

波导同层的侧馈的一个方案

第一个

实际上是两个端口馈电

这个端口依次差90°相位差

这样形成一个圆极化

这个方案实际上是不能被采用的

为什么

如果你单个单元还可以

但是我现在组成了一个8×16的一个阵

间距也很密集

这里面怎么样

我为了形成圆极化

实际上这外面正常的话还应该再做一个电桥

保证这个电桥出来之后

它们有90°的相位差

所以你在阵内也是放不下这个电桥

所以这个方案现在是没法来用的

另外就是圆形的这个切口的这个方案

圆形切口的这个方案

这个方案

实际上是个圆极化单元

它也在阵列里面放的下

还有一个

就是这个方形的正方形切片

正方形的切片切角的这个方案

这两个方案的话实际上都是圆极化的

而且在阵列里都放的下

那我们最终选择的时候

你会选哪个呢

你只是看单元的这个结构

那我一定选一个鲁棒性好的

是吧

那从天线来说就Q值低的

这样子的带宽也能再宽一点

一旦频偏了

我还能在我的工作范围内

那这时候从这个角度出发的时候呢

这个圆形就被卡掉了

为什么

因为越趋于圆形的这个谐振腔证明它Q值越高

带宽也就越窄

不论是

驻波带宽还是轴比带宽都会相对要窄一些

所以最终的选择了什么

方形切角的方案

还有一个问题我这里

就是

如果采用方形切角的方案

我这里现在左右这两个实际上都是

方形切角方案了

这两个

那有一个是右旋极化一个是左旋极化

这个来怎么判断

你一看这个单元

你能判断哪个是左旋那个是右旋吗

因为我要的是右旋极化

对吧

我公布一下这个答案

好

可以看到这个答案怎么样

这就是右旋极化

这里面我通常来说

这个有个判断的一个

就是经验上的一个办法

就考虑有一个是路模型的角度来看

电磁波如果从微带线上来之后

我到这儿来其实变成了一分二

能量一部分从这侧爬过来

一侧从这侧爬过来

好

这时候呢

我可以考虑电流这么上来

是吧

电流这么上来

还有一部分能量从这上来

从这过来

那这时候要考虑它们

过来之后

谁的相位超前

谁的相位滞后

因为这是两个线极化

这是两个线极化

是吧

这是两个线极化

谁的相位超前 谁的相位滞后

因为按照这个正向线极化的时候你怎么样

四指指什么

指相位滞后的那个

那这里可以显示看到右侧绕过来的远

是吧

所以怎么样

它是滞后的

它是滞后的

是吧

你在这个角处你要握它的话怎么样

四指指相位滞后的

四指指相位滞后的这个矢量

正好是右手的

正好是右手的 对不对

大拇指向外的

因为你这个肯定是白板向外辐射的

它就是右圆极化一个判断方式

这是记的一个方式

或者一个路的一个判断方式

这真正的时候主要还是靠

腔体的模型这个

模式来谐振的

然后正交TM01模和10模两个阵的

好

OK

这个经验办法

好

我们现在有了单元了

你通过仿真你发现带宽什么都OK了

7dB也出来了

可以用

这是我要进行子阵的设计

子阵的设计

这里面的这个子阵设计实际上还是比较讲究的

以子阵的排布我们想象这个大概有两个办法

其中一个就是

按照这个

左侧的这个

它每个的相位都是

2×2的矩形这么放着

然后馈电端口的朝向都是一致的

相位当然是同相

这时候你馈电

你单元本身就是圆极化

我出来怎么样

也是一个右旋圆极化的一个2×2的子阵

还有一种办法我们称为这个旋转馈电办法

你可以看到右侧这个

从这个

右下角这个

它的馈电的时候假设相位是0

是吧

这90°

再往上180°

再往后是270°

这时候实际上也是一个

旋转的

你要相位滞后270°到180°

逐渐这么转过来的 它也是个右旋的

右旋的

好

然后每个朝向这样

这种旋转馈电的一个

馈电的一个2×2的子阵

馈电的一个2×2的子阵

它组成的这个阵也是个圆极化阵

也是个右旋圆极化阵

单元是右旋极化

然后组成2×2子阵

还有个旋转馈电也是个右旋极化

那这里主要考虑到我们这个天线是一个什么

圆极化的一个阵列

圆极化的阵列

那我现在比较这两个子阵

比较这两个子阵

它们都有各有的一个自己的特点

那我加上馈电网络

这个呢

等幅同相这个馈电网络看起来稍微的简单一点

进来

写了一个一分二

两个一分二

那这个是旋转馈电的

进来

一分二

下面这个相位滞后一点

这个线长一点

上面短一点

是靠这个线来滞后

然后这是过来

这根线长一点

这个线短一点

所以这根线相位最短

刚才说270°

180°

这边稍微长一点直接出来180°

直接到了90° 0°

这个更长一点点

这个一分二之后

这是个旋转馈电典型的一个网络

这个我们在阵列里面你想象

如果重复着这个复制0.75的波长

这是放得下的

要考虑到这个

边缘这些地方

在旁边你要考虑还有其他单元过来

但是也都放得下

这是在designer里面做的这个设计

就是做的这些设计

等幅同相的这个性能

看起来

你看

整个阵出来之后

在这个带宽内

整个我要求带宽f1到f2里面

驻波都是好于1.2的

然后呢

我这个等幅同相的阵的这个增益

随着频率的变化

也都是好于12dB的

好于12.5dB的

看到f1 f2之间

稍微向低频偏了一点点

但是这是OK的

另外

就是这个E面 H面的3dB波瓣宽度

看起来这个还是比较正的

比较正的

你看这个3dB波瓣宽度

正好是什么

10.2

这是10.1左右

还是比较正的

就差0.1个度

还是不错的

宽波束里面

看这个等幅同相的这个

等幅同相的旋转阵列

它怎么样

驻波比也不错

有的是这个带宽内

带宽内都是小于1.2的

比刚才那个稍微好一点接近1.1了

增益

带内的增益稍微损失一点点

带内的增益稍微损失一点点

因为微带线稍微长一点点对不对

所以馈电网络的增益就会差一点

另外旋转的合成增益可能会有一些打折扣

相位的问题

差一点点

驻波比

不是驻波比

看这个3dB波瓣宽度是吧

这基本上是可以接受的

相当于来说很接近

都是控制在0.1 0.2这个量级上

这里其实你要是天线的从增益的角度来说

那旋转馈电稍微还吃点亏

那这时候旋转馈电其实最大的优势是

整个阵出来的轴比可能会好一些

这时候可以看到等幅同相的这个

阵的这个轴比

可以看到这个Mark标的这个位置

各个角切的

这个是在什么

3.3dB

而且怎么样

你随着角度变化怎么样

这个轴比还在上升

那看这个90°相位差的旋转馈电

这时候可以看到Mark1怎么样

是1.85dB

那我通过旋转馈电

轴比明显要好

而且从这个

这个色散的特性角度来看

我这个轴比的色散会低很多

所以是角度的变化随着频率的变化

都会低很多

所以说呢

我整体的最终选择的就是旋转馈电这个

旋转馈电这个性能

尤其是在宽角度的时候

它的轴比更好