一种宽频宽角圆极化一维相扫天线阵
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Ｃ ｈ ｅ ｎ Ｑｉ ａ ｎ Ｌｉ Ｌ ｅ ｉ Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｘｌ ａ ｏ ｌ ｉ ｎ
（ Ｎｏ ． ３ ８ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃ Ｅ Ｔ Ｃ ， Ｈ ｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ０ ８ ８ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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Ａ ｂ ｒ ｏ ａ ｄｂ ａ ｎ ｄ ｗｉ ｄ ｅ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｌ ｙ ｐｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ｏ ｎｅ － ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｐｈａ ｓ ｅ ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｉ ｎｇ ａ ｎ ｔ ｅ ｎｎ ａ ａ ｒ ｒ ａ ｙ
２ ０ １ ４年第 １ ０ 期 （ 总第 １ ４ ２期）
信 息 通 信
Ｉ ＮＦＯＲＭ ＡＴＩ ＯＮ ＆ ＣＯ 仉 ， ＮＩ ＣＡＴＩ ＯＮＳ
２ ０１ ４
（ Ｓ ｕ ｍ ． Ｎ ｏ １ ４ ２ ）
一
种宽频宽角 圆极化 一维相 扫天线 阵
陈 谦， 李 磊， 张小林
（ 中国电子科技集 团公 司第三十八研 究所 ， 安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ８ ８ ）
摘要 ： 基 于改进型 Ⅵｖ ａ １ ｄ ｉ 天线单元 ， 采用 ４单元十字交叉组合构成 圆极化天线 ， 并通过 增加耦合金属立柱改善 天线轴 比， 设计 了一种超 宽频 宽角覆盖 圆极化直线 阵。该天线在 １ ． ２ ５ ． ４ ． １ Ｇ Ｈｚ 频段 电压驻波 比（ ＶＳ ＷＲ） 小于２ ， 在１ ． ６ ． ３ ． ６ ＧＨ ｚ频
ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｇ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ（ Ａ Ｒ ） ｂ ｙ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｃ ｏ ｌ ｕ ｍｎ ｓ ， ｎ ａ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ － ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ｂ ａ ｎ ｄ ｗｉ ｄ ｅ — ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｌ ｙ ｐ ｏ ｌ ａ ｉ ｒ ｚ ｅ ｄ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｎ－ ａ
１天线设 计
天线 单元形式如 图 Ｉ 所示 ， ｂ为天线单元 宽度 ， ｘ ｂ为天 线开 口尺 寸 ， ｙ ｂ为天线 高度 。采用 二级 阻抗变换馈 电方式 ， ｗｌ 为输 入端微带 线宽度 ， ｈ ２为 一级 微带线长度 ， Ｗ为二级馈
４ ． １ ＧＨｚ ． Ｍｅ ａ ｎ ｗｈ ｉ ｌ ｅ ， ｈｅＡＲｉ ｔ ｓ ｌ ｅ ｓ ｓｔ ｈａ ｎ ３ｄ Ｂ ａ ｔ ｈ ｅｆ ｔ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｒ ａ ｎ ｇ ｅｏ ｆ １ ． ６ｔ ｏ ３ ． ６ＧＨｚ ． ｈ ｉ Ｔ ｓ ｎｔ ａ ｅ ｎ ｎ ａ ｈ ａ ｓ ｖ ｅ ｒ ｙｗｉ ｄ ｅａ ｎｇ ｌ ｅｃ ｏ ｖ ｅ ｒ －
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侧增加 了金属立柱 。金属立柱距离坐标原点距离为 ｆ ａ ｒ ， 立柱
比变差， 针对这一 问题 ， 本文以 ｖ ｉ ｖ ａ ｌ ｉ ｄ天线单元为基础 ， 设计的 新型直线阵天线较好地解决了这一 问题 ， 具备较高的工程应用 价值， 为超宽频带圆极化直线阵天线设计提供了新思路。
宽为 Ｘ Ｘ ， 立柱高为 ） ｒ ｙ ， 立柱 厚度为 １ Ｉ Ｓ Ｉ Ｓ 。
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ Ｖｉ ｖ ａ ｌ ｄ ｉ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｕ ｎ ｉ ｔ ， ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｕ ｒ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｅ ｄ ｎｉ ｕ ｔ ｓ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｓ ａ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｌ ｙ ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ， ｆ ｕ ｌ ｌｅ ｒ
段 轴比小于 ３ ｄ Ｂ， 在垂 直扫描 方向具备 宽角覆盖能 力， 具备较 高的工程应 用价值 。
关键词 ： 天线 ； 宽频 带； 圆极 化 ； 宽角覆盖 中图分 类号 ： Ｔ Ｎ８ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３ ． １ １ ３ １ （ ２ ０ １ ４ ） １ ０ ． ０ ０ ５ ８ ． ０ ２
Ｏ 引言
ｖ ｊ ｖ ａ ｌ ｄ ｉ 天线 具备超宽频带特性、 体积小、 重量轻、 易于与 载体共形 、 制造成本低等优点， 因此 ， 采用 ｖ ｉ ｖ ａ ｌ ｄ ｉ 天线单元合成
圆极化天线是实现超宽带圆极化性能的有效途径之一。 直线阵扫描方向和非扫描方向单元互耦差异大， 导致天线轴
采用 ４个 ｖ ｉ ｖ ａ ｌ ｄ ｉ 天线单元 ， 如图 ２所示。端 口 １ 、 ２相位 设置为 ０ 。 ， 端口３ 、 ４相位设置为 ９ ０ 。 ， 这样 ， ４个线极化 ｖ ｉ ｖ ａ ｌ ｄ ｉ 天线单元合成 了新 的圆极化天线单元。为了改善扫 描方 向与 非扫描方 向电磁耦合的差异， 改善天线轴 比， 在非扫描方 向两
（ Ｎｏ ． ３ ８ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｃ Ｅ Ｔ Ｃ ， Ｈ ｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ０ ８ ８ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
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２ ０ １ ４年第 １ ０ 期 （ 总第 １ ４ ２期）
信 息 通 信
Ｉ ＮＦＯＲＭ ＡＴＩ ＯＮ ＆ ＣＯ 仉 ， ＮＩ ＣＡＴＩ ＯＮＳ
２ ０１ ４
（ Ｓ ｕ ｍ ． Ｎ ｏ １ ４ ２ ）
一
种宽频宽角 圆极化 一维相 扫天线 阵
陈 谦， 李 磊， 张小林
（ 中国电子科技集 团公 司第三十八研 究所 ， 安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ８ ８ ）
摘要 ： 基 于改进型 Ⅵｖ ａ １ ｄ ｉ 天线单元 ， 采用 ４单元十字交叉组合构成 圆极化天线 ， 并通过 增加耦合金属立柱改善 天线轴 比， 设计 了一种超 宽频 宽角覆盖 圆极化直线 阵。该天线在 １ ． ２ ５ ． ４ ． １ Ｇ Ｈｚ 频段 电压驻波 比（ ＶＳ ＷＲ） 小于２ ， 在１ ． ６ ． ３ ． ６ ＧＨ ｚ频
ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｇ ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ（ Ａ Ｒ ） ｂ ｙ ａ ｄ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｃ ｏ ｌ ｕ ｍｎ ｓ ， ｎ ａ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ － ｂ ｒ ｏ ａ ｄ ｂ ａ ｎ ｄ ｗｉ ｄ ｅ — ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｌ ｙ ｐ ｏ ｌ ａ ｉ ｒ ｚ ｅ ｄ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｒ ｎ－ ａ
１天线设 计
天线 单元形式如 图 Ｉ 所示 ， ｂ为天线单元 宽度 ， ｘ ｂ为天 线开 口尺 寸 ， ｙ ｂ为天线 高度 。采用 二级 阻抗变换馈 电方式 ， ｗｌ 为输 入端微带 线宽度 ， ｈ ２为 一级 微带线长度 ， Ｗ为二级馈
４ ． １ ＧＨｚ ． Ｍｅ ａ ｎ ｗｈ ｉ ｌ ｅ ， ｈｅＡＲｉ ｔ ｓ ｌ ｅ ｓ ｓｔ ｈａ ｎ ３ｄ Ｂ ａ ｔ ｈ ｅｆ ｔ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｒ ａ ｎ ｇ ｅｏ ｆ １ ． ６ｔ ｏ ３ ． ６ＧＨｚ ． ｈ ｉ Ｔ ｓ ｎｔ ａ ｅ ｎ ｎ ａ ｈ ａ ｓ ｖ ｅ ｒ ｙｗｉ ｄ ｅａ ｎｇ ｌ ｅｃ ｏ ｖ ｅ ｒ －
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侧增加 了金属立柱 。金属立柱距离坐标原点距离为 ｆ ａ ｒ ， 立柱
比变差， 针对这一 问题 ， 本文以 ｖ ｉ ｖ ａ ｌ ｉ ｄ天线单元为基础 ， 设计的 新型直线阵天线较好地解决了这一 问题 ， 具备较高的工程应用 价值， 为超宽频带圆极化直线阵天线设计提供了新思路。
宽为 Ｘ Ｘ ， 立柱高为 ） ｒ ｙ ， 立柱 厚度为 １ Ｉ Ｓ Ｉ Ｓ 。
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ Ｖｉ ｖ ａ ｌ ｄ ｉ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｕ ｎ ｉ ｔ ， ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｕ ｒ ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｅ ｄ ｎｉ ｕ ｔ ｓ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｓ ａ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｌ ａ ｒ ｌ ｙ ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ， ｆ ｕ ｌ ｌｅ ｒ
段 轴比小于 ３ ｄ Ｂ， 在垂 直扫描 方向具备 宽角覆盖能 力， 具备较 高的工程应 用价值 。
关键词 ： 天线 ； 宽频 带； 圆极 化 ； 宽角覆盖 中图分 类号 ： Ｔ Ｎ８ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３ ． １ １ ３ １ （ ２ ０ １ ４ ） １ ０ ． ０ ０ ５ ８ ． ０ ２
Ｏ 引言
ｖ ｊ ｖ ａ ｌ ｄ ｉ 天线 具备超宽频带特性、 体积小、 重量轻、 易于与 载体共形 、 制造成本低等优点， 因此 ， 采用 ｖ ｉ ｖ ａ ｌ ｄ ｉ 天线单元合成
圆极化天线是实现超宽带圆极化性能的有效途径之一。 直线阵扫描方向和非扫描方向单元互耦差异大， 导致天线轴
采用 ４个 ｖ ｉ ｖ ａ ｌ ｄ ｉ 天线单元 ， 如图 ２所示。端 口 １ 、 ２相位 设置为 ０ 。 ， 端口３ 、 ４相位设置为 ９ ０ 。 ， 这样 ， ４个线极化 ｖ ｉ ｖ ａ ｌ ｄ ｉ 天线单元合成 了新 的圆极化天线单元。为了改善扫 描方 向与 非扫描方 向电磁耦合的差异， 改善天线轴 比， 在非扫描方 向两