一種以空氣為基板的圓極化微帶天線的設(shè)計(jì)
摘要:設(shè)計(jì)了一種以空氣為基板的超高頻(UHF)圓極化矩形微帶天線。該天線通過在微帶貼片四周與中心開槽,減小了天線尺寸,實(shí)現(xiàn)天線圓極化的性能。進(jìn)一步研究了天線的參數(shù)對(duì)圓極化性能的影響,通過天線參數(shù)的優(yōu)化,使天線達(dá)到了良好的圓極化性能。
關(guān)鍵詞:微帶天線;圓極化;超高頻;縫隙天線
0 引言
微帶天線由于獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和多樣化的性能,在各種無線電設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用。和常用的微波天線相比,微帶天線具有體積小、重量輕、低剖面、能與載體(如飛行器)共形等優(yōu)點(diǎn)。其中圓極化微帶天線,由于它能夠接收任意極化的來波,并且其產(chǎn)生的圓極化輻射波可以被任意極化的天線所接收,從而越來越受到人們的關(guān)注。用微帶天線產(chǎn)生圓極化輻射波的關(guān)鍵是產(chǎn)生兩個(gè)極化方向正交的、幅度相等的、相位相差90°的線極化波。
本文研究了一種中心開槽的圓極化縫隙微帶天線,并用Ansoft HFSS軟件對(duì)天線性能進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)了一種超高頻圓極化微帶天線。
1 天線理論分析與設(shè)計(jì)
1.1 圓極化理論
根據(jù)腔模理論可知,一個(gè)形狀規(guī)則的單片微帶天線由一點(diǎn)饋電可產(chǎn)生極化正交、幅度相等的兩個(gè)簡并模,但不能形成90°相位差。為了在簡并模之間形成90°相位差,需在規(guī)則形狀的單片微帶天線上附加一簡并模分離單元。當(dāng)簡并模分離單元大小選擇合適時(shí),對(duì)工作頻率而言,一個(gè)模的等效阻抗相角超前45°,而另一個(gè)模的等效阻抗相角滯后45°,這樣就形成了圓極化輻射。選擇合適的模分離單元的大小和位置以及恰當(dāng)?shù)酿侂娢恢檬窃O(shè)計(jì)這種圓極化微帶天線的主要內(nèi)容。
如圖1所示,圖1(a)表示矩形微帶天線的坐標(biāo)位置;圖1(b)表示附加簡并分離單元△s的矩形微帶天線,其中饋電點(diǎn)在x軸或y軸上的矩形微帶天線稱為A型;饋電點(diǎn)在對(duì)角線上的矩形微帶天線稱為B型。
對(duì)于B型一點(diǎn)饋電的矩形圓極化微帶天線來說,產(chǎn)生圓極化的簡并分離單元△s的大小為:
式中:s為微帶貼片的面積;Q0為天線總的品質(zhì)因數(shù)。
評(píng)論