徑向縫隙天線是高增益、高效率的平面縫隙陣列天線。天線縫隙陣列按一定的規律排布在徑向波導的上表面，徑向波導內部填充由慢波材料來抑制天線的柵瓣，其中慢波材料的相對介電常數一般的選擇范圍是1.5~2.5。本文設計的徑向縫隙天線中填充徑向波導的慢波材料的相對電常數為1.06。依據徑向縫隙天線的設計原則，適當調整縫隙的排布，所設計天線并未出現柵瓣，并且有較好的方向性。天線的仿真結果與測量結果吻合的較好。

　　引言

　　相對于其他直播星天線，徑向縫隙天線由于其高增益、高效率、體積小、壽命長、堅固耐用等優點受到許多國家的科研工作者的廣泛關注，并且國外已經廣泛應用，方便著人們的日常生活。

　　“徑向波導縫隙天線”這個術語首先是由N. Goto和 M. Yamamoto 在1980 年提出來的;而最先研究這款天線的可能是F. J. Goebels 和 K. C. Kelly，他們于1961年提出通過調整饋電電路設計一個能夠接收圓極化、線極化或橢圓極化信號的固定形狀的筆形波束的天線。Takahashi. M. 等人于1995 提出了采用波束傾斜的辦法來消除反射，Paul W. Davis 和Marek E. Bialkowski 于1997年采用增加反射縫隙的方法來消除反射。進入21 世紀，仍然有大量的科研工作出現：2007 年日本東京工業大學的Masahide Undo 等人對兩個不同介電常數的材料疊加一起形成慢波結構進行了研究;2012 年，東京工業大學的Tung Nguyen 等人設計了橢圓波束的徑向縫隙天線。徑向縫隙天線的研究大都基于相對介電常數較大的介質材料上，因為如果相對介電常數的范圍在1.5~2.5 之間，那么所設計的徑向縫隙天線將不會出現柵瓣。

　　本文的研究是相對介電常數為1.06 的發泡材料填充的徑向線波導上開縫所形成的徑向縫隙天線。依據徑向縫隙天線基本的設計原理，通過合理調整縫隙的長度和角度來抑制天線柵瓣的出現;通過對所加工的天線進行多次測量，求均值盡可能消除誤差后，所得到的天線方向圖與仿真所得到的方向圖吻合較好。

天線結構

　　徑向縫隙天線由三個部分組成，饋電網絡、徑向波導和縫隙陣列，其整體結構圖形見圖1。圖中采用SMA接頭對徑向波導進行饋電，然后能量從中間向徑向波導四周流動，流動的過程中一部分能量通過縫隙向外輻射，其余的能量繼續向四周流動。

　　徑向波導部分有兩種設計結構，雙層徑向波導結構和單層徑向波導結構。在早期的研究當中都采用的是雙層徑向波導結構，這樣的結構方便陣列天線縫隙的設計，因為上層徑向波導中能量是由邊緣向中心流動，隨著縫隙的輻射到中心的能量逐漸減少，這樣可以把縫隙的長度設計成一致。

圖1 徑向縫隙天線的結構

　　但是雙層波導結構所設計的天線當能量傳輸到中心位置后剩余能量的處理較麻煩、效率和增益都比較低，而且由于不易于加工帶來了加工費用的增加，不利于商業應用。20 世紀90 年代后開始采用單層波導結構。

　　采用單層波導結構的設計方式克服了上述缺點，但同時也給天線縫隙的設計帶來了很大的挑戰，主要表現在縫隙長度設計不一致、最里圈和最外圈縫隙的設計等。本文采用的是單層徑向波導設計結構，采用SMA 接頭進行饋電，徑向波導上下兩層均采用導電性好的良導體。

結論

　　依據徑向縫隙天線的設計理論設計了圓極化徑向縫隙天線，調整縫隙的長度和角度可以改善天線的性能。通過對于所加工的兩個徑向縫隙天線的測量，與相應的仿真結果進行比對，發現仿真結果的方向圖和實際測量所得到的方向圖吻合較好，印證了天線設計的有效性和可行性。

　　在實際設計的天線中，測量所得到的中心頻率偏移相較于仿真結果較大，這是在后續工作中需要改進的。