收發(fā)分頻雙線極化微帶天線的應(yīng)用分析

摘要：給出了一種收發(fā)分頻雙線極化層疊型微帶貼片天線的設(shè)計(jì)方法，利用雙層貼片諧振于不同的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)雙頻，通過(guò)在貼片的相互垂直方向上饋電來(lái)實(shí)現(xiàn)雙線極化，從而在收發(fā)頻段上實(shí)現(xiàn)雙線極化。本設(shè)計(jì)采用HFSS電磁仿真軟件對(duì)該天線模型進(jìn)行優(yōu)化，獲得了在2．03GHz和2．28GHz的兩個(gè)諧振峰值，可在發(fā)射頻段和接收頻段分別達(dá)到8．2％和4％的阻抗帶寬。
關(guān)鍵詞：雙頻；雙線極化；層疊微帶天線

0 引言
近年來(lái)，隨著通信信息容量的不斷增大，天線的研究正朝著多極化、多頻段方向發(fā)展。雙極化天線能發(fā)射或接收兩個(gè)正交的電磁波，可在同一帶寬內(nèi)發(fā)射兩種信號(hào)，因而有利于實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用和收發(fā)一體，可將通信容量提高一倍。方形微帶貼片天線以其良好的極化特性和微帶天線本身具有的結(jié)構(gòu)小、重量輕、易與有源電路集成一體化等優(yōu)點(diǎn)而成為研究的重點(diǎn)。微帶天線是在帶導(dǎo)體接地板的介質(zhì)基片上貼加導(dǎo)體薄片構(gòu)成，其輻射由微帶天線邊沿和地板之間的邊緣場(chǎng)產(chǎn)生。微帶天線具有重量輕，體積小，剖面低，易于共形和易于組陣等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而在衛(wèi)星通信、導(dǎo)彈遙測(cè)、雷達(dá)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但是，微帶天線也有其自身的缺點(diǎn)，比如，由于微帶天線的諧振性，其頻帶較窄，因而限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用和發(fā)展，為此，研究人員提出很多方法來(lái)拓寬微帶天線的帶寬，其中最具代表性的是附加寄生貼片和表面開(kāi)槽的方
法。
本文設(shè)計(jì)了一種具有層疊結(jié)構(gòu)的雙線極化方形微帶貼片天線，該方法用探針對(duì)下層貼片進(jìn)行饋電，并通過(guò)耦合作用激勵(lì)上層寄生貼片，使微帶天線諧振于兩個(gè)諧振點(diǎn)，從而使天線可在兩個(gè)頻段上共達(dá)到12．2％的阻抗帶寬，同時(shí)，通過(guò)給相互垂直方向上的兩個(gè)端口正交饋電，還可以成功的實(shí)現(xiàn)雙線極化。

1 天線模型及參數(shù)設(shè)計(jì)
本文給出的天線模型如圖1所示。該模型采用正方形微帶貼片，因?yàn)檎叫挝зN片具有良好的極化輻射對(duì)稱性且易于加工制造。天線通過(guò)兩個(gè)端口的正交饋電來(lái)實(shí)現(xiàn)水平／垂直雙極化輻射。由圖1可見(jiàn)，該天線主要由金屬底板、方形輻射貼片和方形寄生輻射元組成，兩層輻射元均印制在邊長(zhǎng)為60mm的方形Rogers RT／duroid 5880(介電常數(shù)2．2，損耗角正切0．0009)介質(zhì)板上，下層介質(zhì)板高2mm，上層介質(zhì)板高3mm，兩層介質(zhì)板之間用厚度為1mm的空氣層隔開(kāi)。兩饋電點(diǎn)的位置均位于下層貼片的中心線上，其中port1位于x方向的中心線上，距離貼片中心距離為d1，port2位于y方向的中心線上，距離貼片中心距離為d2。

設(shè)上下層貼片的初始諧振頻率分別為2．07GHz和2．25GHz，則由式(1)可計(jì)算得到下層貼片的初始尺寸L1為48．9mm。