1.2 阵列天线的发展历程

20世纪40年代，阵列天线随着阵列雷达的出现广泛应用于通信、雷达、射电天文等领域。阵列天线在方向图指标、工程适应性等方面的研究逐渐成为研究重点，阵列排布也逐渐向小型化、稀疏排布等领域发展。

由一定数量的小天线组成的阵列天线能够在电性能上与一个简单大天线具有相同水平，比如，波束扫描技术，在用机械方法控制阵列天线各离散辐射元的激励相位的情况下，能使天线的波束在较大空域内扫描。但随着雷达使用频率的提高，要得到精确的小几何尺寸的辐射元比较困难，机械控制相位的变化速率也较慢。因此，阵列天线一度被结构简单的天线，如抛物面天线所代替。后来，电控移相器和开关的出现，解决了快速扫描问题，研究人员再次把注意力转移到阵列天线上。现在，口径激励可以通过控制离散辐射元来调节，以给出电扫描波束。随着固态技术的发展，阵列天线所需的馈电网络也提高了质量、降低了成本，阵列天线再次得到重视。当前，微波段及更高频段的阵列天线已在雷达、卫星通信等系统中得到了广泛应用[4]。

随着集成电路技术和加工工艺的不断发展和成熟，阵列天线向着尺寸更小、集成度更高、频带更宽的方向发展。微带天线由于具有低剖面、小尺寸、轻质量、低制造成本及电路集成简单等优点，被广泛应用于导航系统、天馈系统、雷达系统等[5]。天线小型化技术主要分为曲流方法、加载技术、提高板材介电常数等。

曲流方法的一种实现形式是分形天线。分形结构自身具有空间填充能力，通过增加迭代次数能够充分利用有限空间，并获得更长的电流路径；同时，其自相似形状使天线具有规律性结构，进而简化了设计过程。2011年，Lizzi L等人提出了采用Sierpinski分形结构的单极子天线，并借助粒子群算法对天线结构进行了优化，与标准1/4波长谐振天线相比尺寸缩小了24%[6]。2015年，Prajapati PR等人将分形技术与缺陷地结构相结合，设计了紧凑型的圆极化微带天线，使得辐射贴片面积缩小了约44%[7]。

加载技术通过补偿输入电抗改善低频时的阻抗匹配特性，降低了谐振频率。常用的加载方式有短路探针、无源集总元件、有源匹配网络等[8]。2017年，Boukarkar A等人通过在辐射贴片边缘加载短路接地过孔的方式，将矩形微带天线的贴片尺寸缩小了约60%[9]。