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　　2.3 宽带同轴线-带状线转换器的设计

　　由于天线单元采用带状线进行馈电，而阵列天线的终端接口要求为SMA接头，因此需要设计宽带同轴线-带状线转换器。图4为本设计中应用的一种新型的转换器。该器件便于在多层微带结构中使用，可与双层微带天线采用相同工艺整体制备。通过将同轴探针与带状线末端利用过孔直接相连，并在转换处去掉适当大小的带状线上层地板，可以很好地实现同轴线-带状线间的宽带转换。采用ANSYS HFSS进行仿真设计，图5为这种转换器的仿真结果。可见这种转换器在8~11GHz的频带范围内保证了很低的回波损耗特性和插入损耗特性。

　　(a)侧视图

　　(b)俯视图

　　图4 宽带同轴线-带状线转换器结构图

　　3 仿真与测试结果

　　基于前期的设计与仿真优化结果，加工了天线实物，进行了电压驻波比、增益以及方向图的测试。图6为天线实物照片;图7为电压驻波比的仿真与测试对比曲线;图8为工作频带内天线增益的仿真与测试对比曲线;图9为中心频率主平面方向图的仿真与测试对比曲线。

　　(a)插入损耗仿真结果

　　(b)回波损耗仿真结果

　　图5 宽带同轴线-带状线转换器仿真结果

　　图6 天线实物

　　图7 电压驻波比的仿真与测试对比曲线

　　图8 增益的仿真与测试对比曲线

　　(a)E面

　　(b)H面

　　图9 中心频率主平面方向图仿真与测试对比曲线

　　通过分析仿真与测试结果可知：天线的阻抗带宽可达18%，仿真与测试曲线吻合良好。在工作频段内，测试增益大于22dBi，副瓣电平优于-18dB，较仿真结果略差，但曲线整体趋势相同。这是由于天线在建模与仿真过程中，边界条件设置过于理想，而实际的天线加工精度、平整度、介质的均匀性以及天线边缘绕射效应等影响没有考虑进去造成的。

　　4 结论

　　本文设计了一种X波段宽带微带阵列天线，并给出了基本设计流程。通过对天线单元、阵列和馈电转换结构的设计，使天线具有宽带和较低副瓣的特点。仿真与测试结果吻合好，天线的阻抗带宽可达18%，工作频带内增益大于22dBi，副瓣电平优于-18dB。该天线在高性能宽带无线系统当中有较好的应用前景。

关键词： X波段 阵列天线