国防科技大学学报第20卷第3期JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYVol.20No.31998新型印刷平面对数周期天线綦凌飞姚德淼毛钧杰(国防科技大学电子工程学院长沙410073)摘要本文在分析现有的印刷平面对数周期天线结构的基础上,提出了一种新的印刷平面对数周期天线结构。该结构克服了原有结构存在的缺点,使天线的性能得到了改进。设计了工作在0.4～2GHz的新型印刷平面对数周期天线。测出了整个频带内的驻波、增益和E、H面方向图。可以看出,该结构形式的印刷平面对数周期天线具有良好的宽带特性。关键词对数周期天线,印刷,宽带特性分类号TN823.31ANewTypePrintedPlanarlog-PeriodicAntennaQiLingfeiYaoDemiaoMaoJunjie(InstituteofElectronicEngineering,NUDT,Changsha,410073)AbstractOnthebasisoftheoldprintedplanarlog-periodicantenna,anewtypeisproposed.Overcomingtheshortcomingstheoldonehas,thenewonehasbetterproperties.0.4～2GHznewtypeantennasaremanufactured,VSWR,gain,EplaneandHplanefarfieldpattemsovertheentirefrequen-cyrangearemeasured,showingverygoodbroadbandproperties.Keywordslog-periodicantenna,printed,broadbandproperties对数周期天线作为宽带天线的基本形式之一,自50年代后期开始迅速发展。自由空间中对数周期天～线的性能已有许多文献作过报导[12]。随着大规模集成电路的发展,出现了重量轻、易于制作、易于集成的印刷型平面对数周期天线[3,4]。这种天线的结构如图1所示,它是把交叉馈电的振子分别印刷在两块介质片上,集合线为平行双线,馈电线为两板间的带状线,在短振子端,它与天线的一面集合线相接,称之为双片印刷对数周期天线。用静态场分析可以得到带状线与天线的馈电端之间有1:4的阻抗变换作用。这种天线的结构具有以下三个缺点:(a)两块板的胶接比较困难。(b)受带状线特性的限制,天线的驻波特性不可能做得很好,如21的工作频带内的驻波小于或等于1.9[3,4]。(c)考虑到天线的驻波特性,作为馈电线的带状线不可能比两边接地的集合线窄很多,因此馈电线将会产生辐射。本文在上面双片结构形式的基础上,提出了一种新的改进结构,称之为单片印刷平面对数周期天线。该结构形式的天线克服了上述天线的缺点,具有良好的驻波特性,在5:1或更宽的工作频带内的驻波小于1.5。图1双片结构1天线设计单片印刷对数周期天线的结构如图2所示,把交叉馈电的振子分别印刷在同一块介质板的两面,集合线为平行双线,用同轴线直接从短振子端馈电。天线的几何形状由参数1998年2月24日收稿第一作者:綦凌飞,女,1966年生,讲师104国防科技大学学报1998年第3期、比例因子和间距因子表示。用d表示相邻振子间的距离,a表示振子的半径,R和L的定义如图3所示。则、、与d、L、R、a的关系为1Ri=,(i=1,2,3,⋯,N)(1a)tanLiLiRiai===,(i=2,3,⋯N)(1b)Li-1Ri-1ai-1di1-==(i=1,2,3,⋯,N-1)(1c)4Li4tan天线的工作带宽Bo与结构带宽Bs的关系由经验式给出:图2单片结构Bo=Bs/Ba,Ba=1.1+30.7(1-)(2a)则所需的振子数N为N=1-1nBs/1n(2b)所设计的天线的工作频率范围为0.4～2GHz,取=0.85,=0.12,L1=max/4=18.75cm,L/a=125。由(2)式得到N=16,由(1)式可以确定天线的几何参数。将天线印刷到厚为1.5mm、介电常数为2.65的介质板的两面,各振子的印刷宽度近似取a,集合线宽为3mm,由文献[3]所给的方法算得输入阻抗Z′in≈63.5。取特性阻抗为Z0=50的同轴线,得天线的驻波近似为1.27。查文献[3]中所给的计算曲线,则设计的天线的方向性系数理论值在6.5dB左右。图3几何参数的定义2实验结果在5447A标网上测得天线的驻波