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一種新型寬帶圓極化微帶天線的設計

作者: 時間:2010-05-12 來源:網絡 收藏
其基片厚度與波長相比一般很小,因而它實現了一維小型化。與普通微波天線相比,剖面薄,體積小,重量輕,易共形,便于獲得,但是頻帶窄,性能受基片材料影響大。到目前為止,展寬頻帶的途徑有以下幾種:

(1)降低等效諧振電路Q值,即增大基片厚度h,降低基片相對介電常數εr等;

(2)修改等效電路:附加寄生貼片、采用電磁耦合饋電等;

(3)附加阻抗匹配網絡;

(4)其他途徑:如改變貼片形式、加變容管、利用行波陣或對數周期結構。

上述(1)的方法比較容易實現,但是參數選擇超過一定范圍后會激起高次模,會使天線的方向圖惡化以及會增加天線的輻射損耗。(2)的方法則需要天線采用多層結構,占用的空間較大。(3)、(4)的方法也在不同程度上使天線的結構復雜化。在近期的一些文章中有新的展寬的方法,文獻[2]中采取在圓形貼片上開槽,并采用陣列的形式實現的特性;文獻[3-5]中采取縫隙耦合饋電,實現;文獻[6-8]中使用雙饋網絡實現,饋電網絡比較復雜;文獻[9]中利用容性探針近耦合饋電的基礎上,通過平衡饋電,實現寬帶寬角圓極化;文獻[10]中采用雙頻實現寬帶;文獻[11]則總結了寬頻帶天線的實現方法。這些方法都在一定程度上展寬了微帶天線的帶寬,但是結構都比較復雜,對設計和加工都增加了一定的困難。所以,這里從結構簡單的角度考慮,研究并設計一種新型單饋單片寬帶圓形微帶天線,其駐波比VSWR≤2阻抗帶寬達到12%,軸比帶寬為3%。該天線的缺點是軸比帶寬沒有得到很大的提高,在以后的設計中有待進一步研究改進。

1寬帶圓極化天線的理論分析

本文實現寬帶的方法是使微帶天線工作于雙頻段。通過選擇恰當的饋電點以及兩個切口之間的距離,能夠激勵起兩個工作于不同頻率的正交諧振模,因而形成兩個諧振電路,具有兩個諧振頻率。經過微調使得兩個諧振頻率適當接近,結果形成頻帶大大展寬的雙峰諧振電路。這種結構的優(yōu)點是只用一個饋電就能同時匹配兩個不同諧振頻率下的輸入阻抗,從而達到簡化結構的目的。實現圓極化的基本原理是:產生兩個空間上正交的線極化電場分量,并使二者振幅相等,相位相差90°,天線結構正是以此為根據設計而成。天線結構如圖1所示。

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