基于折疊結構實現LPDA小型化的優化設計

王 鼎，鄭秋容，李艷華

（空軍工程大學 信息與導航學院，陜西 西安 710043）

1 折疊結構的設計與仿真

使用波狀結構的LPDA尺寸已經得到大幅減小，本文的研究內容是在此基礎上探討能否進一步壓縮LPDA尺寸，同時分析引入新的彎折方式對性能帶來的影響。同波狀結構一樣，只對后9組單元進行彎折。為了更加準確地比較不同結構帶來的影響，模型仍選用FR-4板材，振子的長度和波狀結構保持一致，饋線寬度、長度不變。通過軟件仿真后，基板的尺寸為380 mm×680 mm×3 mm[1]。

2 3種結構的性能對比

這個模型中，尺寸同樣大幅度縮減，基板的一條邊長縮小到380 mm，僅是傳統結構LPDA的21%，是波狀結構LPDA尺寸的90%。具體尺寸參數[2]如表1所示。

利用軟件HFSS對模型進行求解得到三者的回波損耗，如圖1所示。

圖1 3種結構的回波損耗

從圖1不難看出，傳統結構的回波損耗明顯優于折疊結構和波狀結構。但是引入折疊結構對波狀結構的性能改善明顯。

運用Origin軟件對E面和H面的增益方向圖進行對比。由于篇幅限制，這里只展示中心頻率700 MHz時的E面和H面的方向圖，如圖2所示。

表1 傳統、波狀和折疊結構LPDA基板尺寸表

圖2 f=700 MHz時的E面和H面的增益方向圖

匯總上述3種頻率下的仿真結果，得到3種結構下最大增益如表2所示。

表2 三種結構LPDA在不同頻率下的最大增益

3 折疊結構LPDA的實驗驗證

根據仿真結果制作了相應的實物模型。由于理想仿真狀態下的結果和實際情況存在一定的偏差，在天線調試過程中，對效果不好的振子貼了小貼片，以減弱回波損耗，得到的測試結果如圖3所示。

圖3 折疊結構LPDA的實驗結果

可以看出，回波損耗的變化曲線走向基本吻合圖1的仿真結果，驗證了折疊結構LPDA實要優于波狀結構。