1. 引言
随着 5G 通信与毫米波雷达系统的快速发展，对天线阵列同时提出宽频带、低剖面、小型化和大角度扫描的需求。传统相控阵受限于阵元间互耦与阻抗匹配约束，难以同时兼顾超宽带与宽角扫描：Vivaldi 天线虽可实现约 10:1 的带宽，但剖面高、结构复杂、加工成本高；磁电偶极子天线在低后瓣和低交叉极化方面有优势，但实现超宽带仍存在挑战。
紧耦合偶极子阵列（Tightly Coupled Dipole Array，TCDA）源自 Wheeler 的理想连续电流层设计思想，通过有意引入阵元间的容性耦合来补偿地平面影响，从而显著展宽带宽。但 TCDA 通常输入阻抗较高，需要额外的巴伦实现与 50 Ω 同轴电缆的匹配，这在毫米波频段的空间受限场景中是一大难题。
本案例介绍一款工作在 18--40 GHz 的低剖面宽带宽角扫描 TCDA。该阵列采用同轴---微带过渡的集成馈电结构，无需额外的阻抗变换网络，便于小型化；通过短路柱与 E 面金属贴片扩展带宽，并在偶极子上方加载介质基板构成的宽角阻抗匹配（WAIM）层。仿真结果表明，该阵列可在 18--40 GHz 内实现 E 面 ±60°、H 面 ±45° 的波束扫描，文献来源于IEEE。
2. 紧耦合偶极子阵列的基本原理
紧耦合阵列与传统相控阵的本质区别在于：传统阵列通过增大阵元间距来降低互耦，而紧耦合阵列反而利用强互耦来展宽带宽。当阵元间距远小于工作波长时，阵元之间的互耦使等效电流分布趋于连续，形成类似行波天线的宽带辐射机制。
从等效电路角度看，紧耦合阵列可等效为一段连续电流层，其输入阻抗在很宽的频带内保持相对平稳。为补偿地平面带来的感性影响，通常在偶极子末端引入交指电容等容性加载结构，使输入阻抗在宽频带内接近 50 Ω。为进一步展宽带宽和改善大角度扫描匹配，还可在阵元上方加载介质覆盖层（WAIM 层），或在阵元与地平面之间引入电抗补偿结构。
3. 设计指标与初始参数
本案例的复现指标如下：
| 参数 | 指标 |
|---|---|
| 工作频段 | 18 ~ 40 GHz（覆盖 K 与 Ka 波段） |
| 相对带宽 | 约 2.2:1 |
| 扫描范围 | E 面 ±60°，H 面 ±45° |
| 有源驻波比 | ≤ 3.1（全频段、全扫描角） |
| 极化方式 | 线极化 |
