一款超宽带天线研究*

王一帆，廖 成

0 引 言

随着通信系统和移动平台的发展，社会对超宽带天线的需求不断增加。但是，如Vivaldi等类型尺寸较大的天线设计受到空间布局要求的严格限制，而平台背面接地板往往是限制如螺旋天线、单级子天线等天线性能的重要因素，导致天线的阻抗带宽变窄，难以实现超宽带。

除此以外，传统超宽带天线的设计往往难以避免天线间互耦效应带来的辐射性能恶化。为了解决这个问题，需要设计对应的去耦网络，而这将使得整个天线阵列的设计复杂、体积较大。

紧耦合天线阵列（Tightly Coupled Array，TCA）的出现很好地克服了传统超宽带阵列设计的一些限制[1-2]。TCA可以有效利用阵元间重叠部分的互耦作用，通过抑制天线单元末端表面电流的衰减来展宽天线频带，同时有效减小天线阵的整体尺寸，避免复杂去耦网络的设计。尽管TCA可以实现多倍程的带宽，但当与接地板的距离为工作波长的一半时会出现短路点，将限制其阻抗带宽的拓展。结合电阻型频率选择表面，可以改善反射地板造成的天线性能恶化，进一步拓展阻抗带宽。

本文将紧耦合偶极子天线单元与方环形阻性频率选择表面相结合，设计了一款多层结构的超宽带TCA，并分析各参数对天线性能的影响，最终实现超宽带。该多层结构的TCA具有超宽带、体积小的特点，对超宽带阵列的设计有一定的参考价值。

1 TCA设计

1.1 TCA设计原理

TCA是基于Wheeler提出的电流面理论[3]设计的，其结构示意图及等效电路如图1所示。……