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一種寬軸比帶寬L頻段圓極化貼片天線

作者: 時(shí)間:2011-05-16 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


摘要:圓全向由于其自身的性能特點(diǎn),在現(xiàn)代無(wú)線應(yīng)用中越來(lái)越受到廣泛的關(guān)注。提出一種寬軸比的L微波,該有上下兩個(gè)介質(zhì)層,下層微帶饋線耦合饋電,接地面蝕刻十字交叉縫隙以幫助實(shí)現(xiàn)圓和改善上層的耦合度。設(shè)計(jì)結(jié)果顯示,該天線3 dB軸比可以達(dá)到3.5%(1.023~1.060 GHz),在有效內(nèi)天線增益高于5.68 dBi,在中心頻率點(diǎn)(1.04 GHz)天線的前后瓣比高于20 dB。
關(guān)鍵詞:圓極化:微帶天線:全向天線:軸比

0 引言
隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)的不斷發(fā)展,對(duì)天線的性能要求也越來(lái)越高,在現(xiàn)代的無(wú)線應(yīng)用系統(tǒng),普通的線極化天線已很難滿足人們的需求,圓極化天線的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,其主要的特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)圓極化天線可接收任意極化的來(lái)波,且其輻射波也可由任意極化天線收到;
(2)圓極化天線具有旋向正交性;
(3)極化波入射到對(duì)稱目標(biāo)時(shí)旋向逆轉(zhuǎn),不同旋向的電磁波具有較大數(shù)值的極化隔離。
由于圓極化天線具有以上特點(diǎn),因此,被廣泛使用在通信、雷達(dá)、電子偵察與電子干擾等各個(gè)方面。
圓極化微帶天線體積小、重量輕、剖面低,并且能與載體共形,除了在饋電點(diǎn)處要開(kāi)出引線孔外,不破壞載體的機(jī)械結(jié)構(gòu),這對(duì)于高速飛行器特別有利。
圓極化天線的基本電參數(shù)是最大增益方向上的軸比,軸比不大于3 dB的帶寬定義為天線的圓極化帶寬。軸比決定天線的極化效率,同時(shí)表征天線極化純度的交叉極化鑒別率也可由軸比得出。因此如何表現(xiàn)出好的軸比特性,是圓極化天線設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。
本文提出一種L圓極化天線的設(shè)計(jì)方案,仿真結(jié)果表明,該天線的軸比特性優(yōu)異,顯示了天線具有良好的性能。

1 設(shè)計(jì)方案
1.1 設(shè)計(jì)思想
為了改善輻射圓極化的性能,一般采用兩點(diǎn)式饋電方式,兩個(gè)饋電點(diǎn)在空間上呈90°角,使用相位差90°的同幅信號(hào)饋電。可是這種饋電方式所需的功分電路占用了額外空間,增加了插入損耗,從而降低了天線性能。采用單點(diǎn)饋電方式可以避免兩點(diǎn)饋電形式帶來(lái)的復(fù)雜電路要求和額外的插損。
本文提出一種單點(diǎn)饋電天線形式,該天線包含一個(gè)方形貼片,采用與貼片對(duì)角線平行的一條斜線饋電。在天線接地面上蝕刻十字交叉縫隙,通過(guò)調(diào)整兩縫隙的長(zhǎng)度及長(zhǎng)度差,可以使方形貼片出現(xiàn)兩個(gè)鄰近的正交模式頻率,并且兩頻率的中心頻點(diǎn)上兩種模式相位差為90°,這樣就能在中心頻率點(diǎn)上激勵(lì)圓極化場(chǎng)分布。
加縫隙可以實(shí)現(xiàn)圓極化、改善天線的耦合度和帶寬,但縫隙的雙向輻射同時(shí)也會(huì)增加反向散射,因此設(shè)計(jì)天線時(shí)縫隙的大小相當(dāng)關(guān)鍵。為了進(jìn)行阻抗匹配,縫隙就不能太小;而由于縫隙在接地面上會(huì)產(chǎn)生反向輻射,為了減少反向輻射,縫隙又不能太大。
1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)
復(fù)合開(kāi)槽貼片天線構(gòu)造如圖1和圖2所示。該天線包含兩個(gè)介質(zhì)基層,上層稱為天線層,下層稱為饋電層,兩層之間以空氣分割。兩個(gè)介質(zhì)層的介電系數(shù)分別為ε1=3.3,ε2=2.17,高度h1=1.6 mm,h2=2.4 mm,兩層中間的空氣隔層高度h3=2.6 mm。設(shè)計(jì)饋電層上面的微帶饋電線使特征阻抗為50 Ω,微帶線與貼片對(duì)角線平行,伸過(guò)貼片中心的長(zhǎng)度Ls=16 mm。饋電層底面是中心蝕刻十字槽的金屬地,十字槽的長(zhǎng)度Lx1=32.6 mm,Lx2=20 mm,槽寬2.5 mm。天線層含有金屬貼片,貼片的長(zhǎng)度和寬度相同,即L=W=98 mm。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/156304.htm

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