一款基于超表面高增益圓極化微帶天線的設(shè)計(jì)

田鎮(zhèn)洋 張文梅

摘? ?要：文章設(shè)計(jì)了一款高增益圓極化微帶天線，該天線是由16塊微帶貼片、中間層饋電線、介質(zhì)基板以及饋電槽組成，通過(guò)鎮(zhèn)洋同軸饋電的方式進(jìn)行信號(hào)的傳輸。通過(guò)在微帶貼片表面開槽，修改底部饋電槽的形狀以及修改天線尺寸從而改善天線在增益方面的性能。

關(guān)鍵詞：圓極化;高增益;同軸饋電

相對(duì)于線極化波而言，圓極化波能夠抑制雨霧干擾，減小多徑反射，具有很好的移動(dòng)性，并且在發(fā)射和接收系統(tǒng)中，只要有一方應(yīng)用了圓極化天線，那么接收天線任何旋向都可以接收到信號(hào)，有助于無(wú)線通信系統(tǒng)的應(yīng)用[1]。但圓極化微帶天線在某些方面存在著一定的劣勢(shì)，例如頻帶較窄，主要是諧振式天線，性能受基片材料影響較大，單個(gè)微帶天線功率容量較小，一般用于中小功率場(chǎng)合，大多數(shù)微帶天線只能向半空間輻射，最大增益實(shí)際是受限制的[2-4]。

本文主要研究通過(guò)在微帶貼片表面開槽，修改底部饋電槽的形狀以及修改天線尺寸，從而改善天線在增益方面的性能。

1? ? 天線結(jié)構(gòu)分析

本文主要研究的是一款高增益的圓極化微帶天線，是在已有研究基礎(chǔ)上修改結(jié)構(gòu)得到的[5]。相關(guān)研究的天線結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖2為原先天線結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)平面。修改后的結(jié)構(gòu)是由多層介質(zhì)基板組成，且在最高一層介質(zhì)基板上覆蓋有16片表面開槽、屬性相同的微帶貼片。在兩層介質(zhì)基板中間有一條窄而長(zhǎng)的微帶線作為饋電線，底部的饋電槽由矩形修改為蝴蝶結(jié)形，再通過(guò)同軸饋電的方式向外輻射信號(hào)，表1為部分天線結(jié)構(gòu)參數(shù)。

3? ? 實(shí)驗(yàn)總結(jié)

可以看出改進(jìn)后的天線模型在工作頻段的效率要優(yōu)于改進(jìn)前的天線模型，改進(jìn)前的天線在工頻上的效率只為0.431 1，而改進(jìn)后的天線在工頻上的效率為0.602 5，相比略微有所改善。同時(shí)，可以看出改進(jìn)后的天線模型在工作頻段的軸比帶寬要優(yōu)于改進(jìn)前的天線模型，改進(jìn)前的天線在工頻上的軸比帶寬約為0.32 GHz，而改進(jìn)后的天線在工頻上的軸比帶寬約為0.36 GHZ，并無(wú)太大差別[6]。

通過(guò)圖3—6可以清晰地得知，通過(guò)在微帶貼片表面開槽和修改底部饋電槽的形狀可以極大地改善圓極化微帶天線的性能。特別是在3.58 GHz的工作頻率下，修改結(jié)構(gòu)后的圓極化微帶天線的實(shí)際增益比修改前的天線實(shí)際增益翻了一番，天線的性能得以極大地改善。同時(shí)，在軸比帶寬、效率以及回波損耗方面其性能都有一定程度的改善。

4? ? ?結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得知，本文中描述的高增益圓極化微帶天線基本可以完成預(yù)定的設(shè)計(jì)要求，及改善圓極化微帶天線在增益方面的性能，且在其他方面的性能也有所改善。

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