双圆极化微带天线的设计图文精Word格式文档下载.docx

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工作频率L波段时产生左旋圆极化波,工作频率S波段时产生右旋圆极化波。

采用多层重叠的微带天线实现双频双圆极化特性,该优点是便于工程实现和加工。

为了减小天线的尺寸和展宽辐射波束宽度,采用介电常数为9.8的陶瓷介质,厚度为2mm,工作频率在S波段的上层,工作频率在L波段的下层。

高频天线工作的时候下层的天线充当了地板;

当低频天线工作时,高频天线因为尺寸小,减小了对低频天线的影响。

同时

收稿日期:

2009一05—24

联系人:

薛欣E-mail:

xuxwindy@改变天线的形状,改善波束宽度范围内的圆极化特性。

如图1所示。

圆极化方式采用双馈电点,两个馈电端口所辐射的TM们和TM。

。

模,在贴片辐射方向形成两个正交分量,相差,c/2,选择适当的激励频率,可以使两个模式同时被激励,从而得到一个圆极化辐射场,选择适当的相差,使得上层辐射右旋圆极化场,下层辐射左旋圆极化场。

（b侧视图

图1天线结构

2.1贴片的设计

设计贴片时,先根据正方形贴片天线的经典公

式设计天线单元其初边长L。

394电波科学学报第25卷

L一0.5Ag一2△L（1

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根据式（1式（2计算出天线的初始尺寸,采用

高介电常数介质,以减小天线尺寸和展宽波束宽度,

增加天线的对称结构,以改善圆极化特性,再利用仿

真软件,优化天线的尺寸[7剖。

2.2馈电网络的设计

馈电网络采用双馈点馈电,如图2所示,高频功

分器和低频功分器分开工作,其功分器部分采用

Wilkinson功分器,移相器采用普通微带传输线。

利用微带传输线移相的特性,使功分器终端得到两

个等幅,相位相差丌/2的电场。

图2功分器结构

3.仿真及实验结果

3.1仿真分析

对图l所示天线结构和图2所示功分器,利用

AnSoftHFss软件进行仿真优化设计,具体尺寸为

1天线大小L51—26.8mm,Ls2—18mm;

2介质板介电常数￡一9.8;

3介质板尺寸Lm一48rnm,厚度H2一H1—2nⅡn。

利用以上尺寸,建立模型仿真结果如图3~图4所示,图3为天线的电压驻波比系数（VSWR,图4为天线辐射方向图,其中。

度方向为天线辐射面法线方向。

由图3、图4可以看出天线的两个工作频率VSWR≤2、最大辐射方向轴比AxialRatio≤2dB,^一1.616GHz时3dB波瓣宽度为115。

^=2.49lGHz时3dB波瓣宽度为120。

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图3天线电压驻波比系数

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图4天线仿真归一化方向图

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395

3.2实验结果

根据天线的设计和仿真尺寸,加工出小型化微带天线的实物样件,样件尺寸为48

mm×

48

mm,并对样件进行了电测量,图5为双频双圆极化微带天线的实物样件和使用HP8753D矢量网络分析仪测量天线的电压驻波系数（VSWR的测试结果。

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（a天线样件

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（c,o=2.49lGHz

图5实测天线电压驻波比系数

由图5可以看出天线在工作频率1.616

GHz

时,其电压驻波比为1.3。

工作频率为2.491GHz

时,其电压驻波比为1.6,满足了设计要求。

在微波暗室远区条件下,采用自制的天线远场自动测量系统在^一1.616GHz和^一2.491GHz时,对该天线的辐射方向图进行了实测,测试结果如图6和表1所示,其中。

度方向为天线辐射面法线方向【9]。

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（b,o=2.491GHz图6天线实测方向图

表1天线3dB轴比波束宽度数据表

图6的电测试结果和表1表明,天线在两个工作频率点,在很宽的波束宽度范围内有很好的圆极

化特性。

4.结论

研究了小型化双频双圆极化微带天线的设计方法,通过采用叠层天线的设计思路使天线工作在两

个离散的频率点产生不同极化的圆极化波,并通过

5

3

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396电波科学学报第25卷

使用高介电常数减少天线尺寸和展宽波束宽度,增加天线对称结构改善圆极化特性,然后根据AnsoftHFSS软件仿真优化出的结构尺寸,加工了天线样件,样件尺寸为48删m×

48删m,其电测的结果也满足了设计指标的要求,该天线已经用于工程实际,有很高的实用推广价值。

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大学出版社。

1995.

作者简介

薛欣（1985一,男,陕西

人,西安电子科技大学电磁场与微

波技术专业硕士生,主要研究方向

为微带天线与天线小型化。

张福顺（1960一,男,陕西

人,西安电子科技大学教授,博士导

师,博士。

主要研究方向为天线理

论与工程及测量,发表学术论文

150余篇,其中,70余篇被EI收录,

出版了专著《天线工程手册》和《天线测量》,编写了《天线近场测量误差分析与系统》。

冯昕罡（1984一,男,陕西

为阵列微带天线。

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口

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双圆极化微带天线的设计作者：

作者单位：

刊名：

英文刊名：

年，卷（期：

被引用次数：

薛欣，张福顺，冯昕罡，冯睿，XUEXin，ZHANGFu-shun，FENGXin-gang，FENGRui西安电子科技大学天线与微波技术国家重点实验室,陕西西安,710071电波科学学报CHINESEJOURNALOFRADIOSCIENCE2010,25（21次参考文献（9条1.丁克乾;

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薛欣.张福顺.冯昕罡.冯睿.XUEXin.ZHANGFu-shun.FENGXin-gang.FENGRui双圆极化微带天线的设计[期刊论文]-电波科学学报2010（2