波导缝隙天线的EBG的应用

波导缝隙天线的EBG 的应用

张运启 栗 曦 杨 林

（西安电子科技大学天线与电磁散射研究所，西安，710071）

摘 要：研究一种新型的EBG 结构在波导缝隙天线中的应用。这种新型的EBG 具有可以有效抑制表面波的特性，提出了在阵面缝隙单元间加载EBG 周期单元结构的方案，抑制波导缝隙天线之间的互耦。通过与传统的波导缝隙天线进行比较得出加载新型EBG 结构的波导缝隙天线在互耦上有很大改善。

关键词:波导缝隙阵列天线；Electromagnetic band-gap(EBG)；互耦

The Waveguide Slot Array Antenna Above EBG Structure

Zhang Yun-qi ， Li Xi ，Yang Lin

(National Laboratory of Antenna and Microwave Technology,Xidian university,Xi’an shaanxi,710071 ，China)

Abstract :The performance of the waveguide slot array antenna above the electromagnetic band-gap(EBG) structure is investigated.The kind of EBG is able to control the surface wave.The project of control the 21S between the waveguide solt antenna by loading the periodic unit of EBG between the units has been lodged.It is found that the 21S improved in the waveguide slot array antenna through comparison.

Key words : waveguide solt array antenna; EBG; couple

引 言

波导缝隙天线具有口面场分布容易控制，没有能量漏失、天线口径效率高、性能稳定、结构简单紧凑、强度高、安装方便、抗风力强等优点，而且容易实现窄波束、赋形波束、低副瓣乃至超低副瓣，所以波导缝隙天线已经成为新型雷达中天线的优选形式，被广泛应用于雷达和通讯领域。但这种形式的天线由于有比较大的金属地平面，存在强烈的TM 表面波和空间波耦合，以及地面边缘的多径干扰，这些因素都将影响天线阵列的性能。

电磁带隙结构（EBG ）在电磁传输场和天线领域的应用研究越加广泛和深入，本文着重关注的Mushroom-like EBG 结构，具有有效的表面波抑制带隙和紧致的特征，这在通讯天线和阵列天线的应用中是非常重要的。

本文以此为切入点，将EBG 结构与金属波导缝隙阵列相结合，旨在利用EBG 结构对表面波的抑制特性，改善原天线的性能。

1 电磁带隙结构（EBG）单元

本文根据一种电磁带隙的快速分析方[2]

法进行建模仿真，电磁带隙（EBG ）结构单元如图

1

图1 电磁带隙结构单元

仿真计算上述二端口波导的传输系数21S 的幅度，如图2所示。可以看出在00F F −+:有带隙。由于该波导由一对理想电壁和理想磁壁组成，是一个TEM 波导，因此不存在截止频率。

图2 电磁带隙结构单元的21S

2 传统的波导缝隙阵列天线

我们建立波导缝隙阵列天线进行仿真，分析

天线的耦合，模型如图3所示。

图3 波导缝隙阵列天线

天线阵列的耦合如图4所示。

图4 波导缝隙阵列天线的

21

S

天线阵列的驻波如图5所示。

图5 波导缝隙阵列天线的VSWR

天线阵列的方向图如图6所示。

图6 波导缝隙阵列天线的方向图

从仿真的结果可以看出：传统波导缝隙阵列天线的互耦在m1点

21

S达到-55.2398 dB ，m2点

达到-68.6196 dB，m3点达到-73.9208 dB， m4

点达到-61.5790 dB。驻波在

a

F处达到1.02。3应用EBG的波导缝隙阵列天线

建立应用EBG的模型，如图7所示。

图7 应用EBG的波导缝隙阵列天线

天线阵列的耦合如图8所示。

图8 应用EBG的波导缝隙阵列天线的

21

S 天线阵列的驻波如图9所示。

图9 应用EBG的波导缝隙阵列天线的VSWR

天线阵列的方向图如图10所示。

图10 应用EBG的波导缝隙阵列天线的方向图

从仿真的结果可以看出：应用EBG的波导缝隙

阵列天线的互耦在m1点

21

S达到-80.3567 dB，m2点达到-67.6594 dB，m3点达到-69.7719 dB，

m4点达到-61.1645 dB。驻波在

a

F处达到1.03。

对比阵列天线的

21

S可以看出应用EBG的波导

缝隙阵列天线的

21

S在m1点从-55.2398 dB下降到-80.3567 dB，其余各点没有明显变化，可以说明应用EBG对阵列天线的互耦有很明显的改善。

对比阵列天线的VSWR可以看出驻波没有很明显的改变，阵列天线的VSWR达到指标。

对比阵列天线的方向图可以看出天线的最高增益相同，传统的波导缝隙阵列天线副瓣最高是-14.6 dB，第一副瓣是-20 dB,应用EBG的副瓣最高是-14 dB，第一副瓣是-16 dB，应用EBG第一副瓣恶化明显。

4结 论

本文对波导缝隙阵列天线的EBG的应用进行仿真，分析了EBG对波导缝隙阵列天线的

21

S，VSWR以及方向图的影响。结果表明：应用EBG的波导缝隙阵列天线在互耦上改善明显，对方向图有一定影响。

参考文献

[1] 李斌，李龙，梁昌洪.EBG高阻表面结构的矩形波导宽边缝隙天线[J].电子学报，2006，34：429-432

[2] 梁乐，梁昌洪，陈亮，等.一种电磁带隙结构的快速分析方法［J］.强激光与粒子束.2008，20：793-796 [3] 李龙.广义电磁谐振与EBG电磁局域谐振研究与应用［J］.2005 .

[4] 陈亮，党晓杰，梁昌洪.EBG结构在介质覆层波导缝隙相控阵中的应用［J］.电波科学学报.2008,23：115-118 张运启 男，1986年生，硕士生。主要研究方向：微波工程，天线工程，计算电磁学。

E-mail:johnny_5@