基于折叠结构实现LPDA小型化的优化设计

王 鼎，郑秋容，李艳华

（空军工程大学 信息与导航学院，陕西 西安 710043）

1 折叠结构的设计与仿真

使用波状结构的LPDA尺寸已经得到大幅减小，本文的研究内容是在此基础上探讨能否进一步压缩LPDA尺寸，同时分析引入新的弯折方式对性能带来的影响。同波状结构一样，只对后9组单元进行弯折。为了更加准确地比较不同结构带来的影响，模型仍选用FR-4板材，振子的长度和波状结构保持一致，馈线宽度、长度不变。通过软件仿真后，基板的尺寸为380 mm×680 mm×3 mm[1]。

2 3种结构的性能对比

这个模型中，尺寸同样大幅度缩减，基板的一条边长缩小到380 mm，仅是传统结构LPDA的21%，是波状结构LPDA尺寸的90%。具体尺寸参数[2]如表1所示。

利用软件HFSS对模型进行求解得到三者的回波损耗，如图1所示。

图1 3种结构的回波损耗

从图1不难看出，传统结构的回波损耗明显优于折叠结构和波状结构。但是引入折叠结构对波状结构的性能改善明显。

运用Origin软件对E面和H面的增益方向图进行对比。由于篇幅限制，这里只展示中心频率700 MHz时的E面和H面的方向图，如图2所示。

表1 传统、波状和折叠结构LPDA基板尺寸表

图2 f=700 MHz时的E面和H面的增益方向图

汇总上述3种频率下的仿真结果，得到3种结构下最大增益如表2所示。

表2 三种结构LPDA在不同频率下的最大增益

3 折叠结构LPDA的实验验证

根据仿真结果制作了相应的实物模型。由于理想仿真状态下的结果和实际情况存在一定的偏差，在天线调试过程中，对效果不好的振子贴了小贴片，以减弱回波损耗，得到的测试结果如图3所示。

图3 折叠结构LPDA的实验结果

可以看出，回波损耗的变化曲线走向基本吻合图1的仿真结果，验证了折叠结构LPDA实要优于波状结构。