一种新型抗干扰天线阵元以及阵列
王冠君，刘 欢，陈伟东（上海海积信息科技股份有限公司，上海 201700）
摘要：地下综合管廊在建成后，受地质形变、环境变化等的影响，可能引发老化、结构损伤、位移变形沉降等问题，这
成为双鱼岛地下管线以及双鱼岛地面的安全隐患。本项目运用传感器技术、北斗多模多频监测技术以及物联网通信技术，实现综合管廊北斗高精度沉降监测，舱体沉降监测和舱体间裂缝监测，由此可根据监测数据展现管廊的沉降和形变状况。关键词：抗干扰天线；低仰角增益；介质效应d o I：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2018.Z1.005
中图分类号：TN96 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2018）z1-0023-04
本文通过HFSS仿真分析，设计出了一款指标良好的七阵元抗干扰天线阵。
2 仿真设计
设计微带天线的第一步就是要选定介质基板并确定其厚度h，这是因为基板材料的εr和tanδ值及其厚度h直接影响着天线的一系列性能指标[1]。
传统的工作于基本模式TM10的矩形微带天线有经验公式，圆极化天线在此基础上加入切角之类的微扰元，分离简并模达到圆极化条件。对于图1所示的矩形微带天线，首先可以确定W W过小会使带宽和增益较差，过大会带来高次模，因此需要折中考虑。
其次可以确定ε e 最后确定L
单点馈电形成圆极化效果，可以采用矩形贴片，也可以采用方形贴片，利用馈点位置以及不同的
微扰元，产生两个互相垂直的模态，低频模态f L和
高频模态fh在S11曲线上呈现两个谐振点，在史密斯圆图上形成心形曲线，圆极化中心频率为史密斯圆图两模态所相交的尖点，利用削边、挖槽缝及截角等方法可以将史密斯圆图曲线进行移动旋转使得尖
点位于圆图中心[2]。
本文分别采用ε=2.65以及ε=6.5的两种介质
r r 基板，上层贴片由于介质效应与小型化技术比下层贴片的面积更小，有利于降低相互间的耦合；同时上层贴片符合微带介质天线环境[3]，有效提高了低
仰角增益。
天线阵元的仿真模型如图2所示，低频f1天线是
左旋圆极化，处于叠层下方，其天线面同时作为上层高频f2天线的地，f2是右旋圆极化，其利用f1天线
的零电位孔位进行馈电，可以最大限度的避免对f1天线的电流分布造成影响。地板边长为50mm，f 1天线边长为35mm，f2天线边长为21.5mm，挖空的方形边长11mm。
通过HFSS的仿真，不断调整参数，当史密斯圆图曲线呈现心形，如图3所示，在尖点处轴比最佳[4]。对于抗干扰天线阵元，低仰角增益是比较受关注的
一个参数，表1可以看出，上层f2天线的低仰角增益比f1天线的低仰角增益更优，这是因为f2天线尺寸较小同时其介质基板延伸到四周形成微带介质天线
效应[3]，改善了它的低仰角增益。
以改善低仰角增益后的单元组阵，天线阵元分
布在正六边形的六个角以及中心上，布局图如图6
所示，这种布局能够使每一个相邻的阵元间距保持一致，有利于自适应零陷算法对阵列方向图赋形。
由图7的史密斯圆图曲线来看，每个阵元的输入阻
抗幅度相位保持良好的一致性