基于径向线性槽阵列的宽带近场聚焦天线

李伟泽，杨晓庆，卢萍

(四川大学电子信息学院，成都610065)

0 引言

径向线性槽阵列天线因其高增益、低剖面和生产成本低等优点被广泛用于微波和毫米波系统[1]。此外，由于径向线性槽阵列可以通过调整槽的位置和尺寸灵活的控制波束形状和旁瓣电平而被广泛用于无线通信、微波探测和微波成像等[2]。

目前已有多种基于径向线性槽阵列设计的天线，文献[3]基于圆柱波导设计了一款共形天线，由于场分布的限制只获得了4%的带宽。文献[4]基于平行平板波导，在中心频率30GHz处焦点直径达到了40mm，旁瓣峰值电平达到了-15dB，获得了2.5%的相对带宽。文献[5]通过在径向波导表面加载金属光栅，在30GHz处焦点直径达到了15mm，获得了6.7%的带宽。由于径向线性槽阵列的缝隙工作于谐振状态，谐振缝隙阵列的工作带宽不仅受到输入匹配的限制，而且还受到场分布的限制[3]。因此径向线性槽阵列天线大多属于窄带天线，这极大地限制了其在微波成像方面的应用。

本文提出了一种可应用于微波探测和微波成像的宽带径向线性槽阵列近场聚焦天线。首先通过投影方法推导目标波束所需的孔径场分布，然后使用MATLAB-HFSS联合仿真方法优化阵列中槽的分布以满足孔径场，同时在迭代过程中将带宽信息反馈给优化程序，最终得到阵列中槽的位置与尺寸。实验结果表明，该天线达到了7.2%的相对带宽，适用于微波探测、微波成像等近场应用。

1 天线结构设计

径向线性槽阵列天线的设计过程遵循文献[6]中提出的设计方法。……