线极化微带天线阵列的设计(7)

27 线极化微带天线阵列的设计

图3.7 馈电网络的初始仿真模型

图3.8馈电网络S参数

为了获得阵列天线的最大功率，要使得功分馈电网络的输出端为等幅同相，因此对馈电网络的相位做了优化，如图3.9所示，由图可以看出，本文在馈电网络的中间段加了相位延长线，并对线长做了优化，最终各个输出端口的相位优化结果如图3.10，可以看出，在5.8GHz附近处，各个输出端口的相位近似相等。

图3.9 馈电网络的仿真模型

第三章 线极化微带天线阵列设计及仿真 28

图3.10 馈电网络各输出端的相位曲线

3.5 阵列天线仿真

将功分网络和阵列天线级联，并进行阵列天线仿真，阵列天线的仿真模型如图3.11所示，图3.12和图3.13分别给出了阵列天线仿真的S11和VSWR随频率变化的曲线图，

图3.11 阵列天线的仿真模型

图3.12给出了阵列天线仿真的S11 随频率的变化曲线图，由图可以看出，阵列天线在5.73GHz-5.88GHz频段范围内S11小于-10，该频段在设计要求频段范围内。

29 线极化微带天线阵列的设计

图3.12 阵列天线S11随频率变化曲线图

图3.13是阵列天线VSWR随频率的变化曲线如图，在5.74GHz-5.87GHz频段范围内VSWR小于1.8，基本符合设计要求。

图3.13 阵列天线仿真的VSWR

图3.14为中心工作频段5.8GHz处，阵列天线的3维和2维仿真的辐射方向图，阵列天线在5.8GHz频点附近处的增益约为14.5dB。

第三章 线极化微带天线阵列设计及仿真 30

图3.14 阵列天线3维和2维辐射方向图

由图3.14可以看出红色线所在面的方向图最大方向偏离Z轴，需要继续进行优化。造成最大方向偏离Z轴的原因是由于馈电网络的馈线产生了辐射所造成的，为了尽量减少馈线对天线产生的辐射，使用的优化方法是通过改变馈线的线长，使馈线上产生的辐射相互抵消，来达到改变方向图的最大辐射方向，优化结果如图3.15。

图3.15 馈电网络优化结果

各输出端口的相位结果如图3.16：

31 线极化微带天线阵列的设计

图3.16馈电网络个端口输出相位

由图3.16可以看出，在5.8GHz附近各输出端口相位相等，基本没有相位差。将优化过的功分网络和阵列天线级联并进行阵列天线的仿真，阵列天线的仿真模型如图3.17。

图3.17阵列天线优化仿真模型

下面给出了优化后的阵列天线仿真的S11随频率的变化曲线图，由图3.18可以看出，阵列天线在5.7GHz-5.95GHz频段范围内S11小于-10，该频段在设计要求范围内。

图3.18 阵列天线仿真的S11随频率的变化曲线图

VSWR随频率的变化曲线如图3.19，在5.78GHz-5.85GHz频段范围内VSWR小于1.8，频段在设计要求内，符合设计要求。

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