国际电气、电子与仪器工程高级研究杂志
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| Sathishkumar N, Finney Daniel Shadrach S, Balamurali S 印度哥印拜陀KPR工程技术学院ECE系助理教授 |
| 相关文章Pubmed，谷歌学者 |
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在本文中，提出了一种利用电感负载减少相互耦合的方法，该方法是通过在贴片和接地面之间放置短脚来实现的。结果表明，采用高斯函数和瑞利函数降低了旁瓣电平，并据此设计了1x7阵列的天线权重。
关键字 |
| 辐射方向图，相互耦合，旁瓣电平，感应负载 |
介绍 |
| 微带结构具有结构紧凑、制造成本低、重量轻等优点，是目前微带结构研究的热点。微带贴片天线可以很容易地与MIC集成。由于水平面上的辐射，PAA中各个单元之间存在相互耦合。这降低了天线的性能，在某些情况下，主波束可能会偏离预期的方向。为了减少相互耦合，人们提出了许多方法并进行了大量的研究。 |
| 通过在相控阵的天线单元之间插入各种类型的EBG来减小相互耦合。为了减小贴片天线在水平面上的辐射，研究了采用引脚阵列将贴片与地面互连的贴片天线。将功率分散到不希望的方向上的侧瓣给波束转向带来了问题。因此，我们建议使用高斯函数或瑞利函数来寻找天线权值，并且与不使用权值的情况相比，发现了显着的改进。在[2]中，提出了schelkuoff多项式方法和几何线性规划方法来减小旁瓣相位渐近。 |
| 本文提出了一种电感加载贴片天线作为探测相控阵天线(PAA)的元件，通过抑制相互耦合来改善其辐射特性。利用ADS对该天线的辐射特性进行了仿真，研究了在[1]中使用短引脚减少互耦的方法，并提出了一种加权天线单元的方法。 |
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实施和辐射特性 |
| 所有天线均采用Rogers 4003材料制作，厚度为3.2 mm，介电常数为10.2，损耗正切为0.0035。利用阵列天线的天线单元，设计了两种谐振频率为5ghz的贴片天线。图1(a)和(b)显示了传统贴片天线和电感加载贴片天线的原理图。两个贴片天线的接地基板尺寸均为60x 60mm2 (λ0 x λ0)。美联储50Ω探测点(一个¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½)是抵消的补丁的中心轴。补丁的大小(LpxWp)传统贴片天线的7.6 x 6.1 mm2anda¯害怕一个一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½是1.15毫米。天线的电感加载补丁的补丁大小是27.5 x 11.3平方毫米针半径为1.0平方毫米和¯害怕一个½¯害怕一个½¯害怕害怕一个½¯½是12.05平方毫米。 |
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| 上图为单电感加载贴片天线的辐射特性。测量的回波损耗如图2所示。由于电感加载贴片天线贴片下方衬底的有效介电常数接近于1，因此与传统贴片天线相比，其沿水平面的辐射被大大抑制，并且电感加载贴片天线的贴片面积比传统贴片天线大得多。因此，感应负载贴片天线的宽频增益高于传统贴片天线。 |
由电感加载贴片天线组成的线性相控阵天线的性能 |
| 图3显示了阵列天线的设计。图3(a)和图3(b)分别显示了1x7传统贴片阵列和电感加载贴片天线的原理图。两种制备的线性PAA的接地基板尺寸为348 × 60mm2 (5.8λ0 × 1.0λ0)。对比3(a)和3(b)中阵列中元素之间的相互耦合，由于使用了电感加载的贴片，第二种情况下的相互耦合减小了。 |
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| 图5显示了第一个元素和其余元素之间的相互耦合。可见，相互耦合自然是距离的函数。比较图4和图5，后一种情况下可以看到5.5 dB的改进。这是由于负反馈机制，由于短针的位置。但是由于放置了这些短针，增益就降低了。然而，这可以通过增加电压/增加元件数量来补偿。 |
| 与传统阵列相比，电感加载贴片阵列的增益降低是电感电流抵消[9]的负反馈。 |
| 图4分别描述了1x7阵列在常规贴片阵列和电感加载贴片阵列中第一个元件的相互耦合。我们还可以从图中推断出相互耦合是元素之间距离的函数，因为它随着我们从第2元素到第6元素的进展而单调减少。 |
| 图6(a)和图6(b)分别显示了贴片阵列的S11，即传统加载阵列和电感加载阵列。 |
仿真及结果 |
| 在不需要的方向上对齐空值时，旁瓣电平是关注的主要问题。在[4]中提出了几何线性规划和dolphelchebyshev旁瓣电平降阶方法。为了避免复杂的编程，权重函数选择为高斯分布和瑞利分布。并对结果进行了比较。下表显示了两个函数之间的比较。 |
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| 方差=1，均值=0的高斯函数由 |
| F (x) = 0.5(1/2π)。e (- (x ^ 2) / 2) |
| x = 0、1、2、3、…… |
| 瑞利函数由 |
| F (x) = xe (- (x ^ 2) / 2) |
| x = 1、2、3、…… |
| 这些高斯和瑞利权重应用于对称数组。对于所示的1x7数组。我们可以观察到高斯函数比瑞利函数工作得更好。 |
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结论 |
| 显然，由于是闭环反馈系统，电感加载贴片天线的增益较传统情况有所降低，因此性能有所提高，但增益有所降低，因此为了避免复杂的编程计算天线的权值，采用随机分布函数来解决这个问题。该天线可用于5GHz免授权频段应用。 |
参考文献 |
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