方向可重构天线及其相控阵研究

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3 可重构相控阵研究

该阵列由上面给出的可重构单元组成,为了避免栅瓣的出现和尽量减少天线单元之间的互耦，本文采用非均匀的布阵方式进行组阵，也就是稀布阵排列^[6-7]，三维结构如图5所示。该阵列由12个单元组成(No.1~No.12)，沿x轴分布，间隔分别为d1~d11,各个单元位置由下面的公式可以计算出：

此处的，n是指第n个单元,L是这个线性阵列的总的长度，我们取L=8λ₀,当每个单元加上激励相位时，阵列能够实现主瓣扫描，所加的激励相位为

θ₀代表阵列辐射方向图的主瓣方向。我们假定每个可重构天线单元的状态都一致，取状态I。

图6给出了该相控阵前六个激励端口的仿真回波损耗和和前七个天线的相邻单元的耦合系数曲线。可以看出，各个端口匹配良好，且互耦随着间隔的增大而较小。

图6 （a）每个端口回波损耗和

图6 （b）相邻二端口的互耦

由于辐射方向图在同一开关状态下的两个谐振点的方向图基本对称，这里仅给出了该相控阵工作在状态I且频率为f=10.8GHz的辐射方向图。从该方向图可以看出，该相控阵工作在状态I且f=10.8GHz时能从-84^o扫描到0^o，根据对称性，如果该天线工作在该状态且f=13.5GHz时，则该相控阵能够实现从0^o扫描到84^o。同理，如果每个天线单元均取状态II的话则在f=10.8GHz时能够从0^o扫描到84^o，在f=13.5GHz时能够从-84^o扫描到0^o，也就是说，通过重构开关状态或者变化工作频率，该相控阵都能够实现从-84^o扫描到84^o的扫描，相对于普通的相控阵而言，该阵列极大地拓展了扫描范围。