低剖面宽带双圆极化微带天线

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宽带圆极化微带天线分析与设计

宽带圆极化微带天线分析与设计一、本文概述本文旨在深入探讨宽带圆极化微带天线的分析与设计。

随着无线通信技术的飞速发展，天线作为无线通信系统的关键组成部分，其性能直接影响到整个系统的传输质量和效率。

宽带圆极化微带天线作为一种重要的天线类型，具有宽频带、圆极化、低剖面、易集成等优点，因此在卫星通信、移动通信、雷达系统等领域具有广泛的应用前景。

本文将首先介绍宽带圆极化微带天线的基本原理和特性，包括其辐射机制、极化特性、带宽特性等。

随后，将详细分析宽带圆极化微带天线的设计方法，包括天线尺寸的选择、馈电方式的设计、介质基板的选取等。

在此基础上，将探讨影响天线性能的关键因素，如阻抗匹配、交叉极化、增益等，并提出相应的优化策略。

本文还将通过具体的案例分析，展示宽带圆极化微带天线在实际应用中的性能表现。

通过对比分析不同设计方案下的天线性能，为工程师和研究者在实际应用中提供有益的参考。

本文将总结宽带圆极化微带天线的设计与优化策略，并展望其未来的发展趋势和应用前景。

通过本文的研究，旨在为宽带圆极化微带天线的分析与设计提供理论支持和实践指导。

二、圆极化微带天线的基本原理圆极化微带天线是一种能够在空间中产生圆形极化波的天线，它具有独特的电磁辐射特性，广泛应用于无线通信、雷达探测和卫星通信等领域。

了解圆极化微带天线的基本原理对于其分析与设计至关重要。

圆极化波是一种电磁波，其电场矢量在空间中随时间旋转，形成一个圆形的轨迹。

圆极化微带天线通过特定的设计和构造，能够在其辐射区域内产生这样的圆形极化波。

这种波形的特性在于，无论接收天线的极化方式如何，圆极化波都能在一定程度上被接收，因此具有更好的抗干扰能力和更广泛的适用性。

圆极化微带天线的基本原理主要基于电磁场理论和天线辐射原理。

它通过在微带天线的辐射贴片上引入特定的相位差，使得天线的两个正交分量产生90度的相位差，从而形成圆极化波。

这种相位差可以通过在辐射贴片上刻蚀特定的槽口或引入附加的相位延迟线来实现。

一种新型低剖面双频双极化宽频带阵列天线的研究与设计

第22卷第6期2006年12月微　波　学　报JOURNAL OF M I CROWAVES Vol.22No.6　Dec.2006文章编号:100526122(2006)0620040205一种新型低剖面、双频、双极化宽频带阵列天线的研究与设计3王红星1　刘锡国1　刘　敏2(1.海军航空工程学院电子工程系,烟台264001;2.空军工程大学电讯工程学院,西安710077)摘　要:　设计了一种结构新颖的双频、双极化基站阵列天线并进行了仿真和实验研究。

双频阵列由采用新型印刷金属圆弧耦合馈电的圆环天线(低频)与交叉微带印刷振子(高频)嵌套构成。

首次采用印刷金属圆弧耦合馈电拓宽了圆环天线带宽,并利用反相馈电技术提高了端口隔离度(<-28dB)、加强了方位面方向图的对称性、降低了交叉极化电平;对在双频结构中受影响较大的高频阵元进行了相位误差分析;最后给出了整个双频阵列的实测结果,与仿真理论值吻合较好。

该阵列天线具有宽频带(806～960MHz、1710～2170MHz)、低剖面(35mm)、高极化隔离、结构紧凑、方位面波瓣恒定(65±6°)等优点,适合用于双频基站系统或星载/舰载通信系统。

关键词:　基站天线,双频,双极化,印刷偶极子,圆环天线A Novel Low2Profile,Dual2Band,Dual2Pol ari zati onBroadband Array AntennaW ANG Hong2x i n g1,L I U X i2guo1,L I U M i n2,(1.D epart m ent of Electronic Engineering,N aval A eronautical Engineering A cade m y,Yantai264001,China;2.Teleco mm unication Engineering Institute,A FEU,X i’an710077,China)Abstract:　I n this paper,a novel dual2band br oadband array antenna with l ow p r ofile and dual polarizati on is p r oposed and devel oped experi m entally.The array is f or med by novel arc2p r obe2fed annular ring elements and pairs of cr oss m icr ostri p di poles nested t ogether.The band width of the annular ring antenna is i m p r oved thr ough arc2p r obe2fed technique.The meas2 ured i m pedance band widths deter m ined by VS WR<2cover806～960MHz and1710～2170MHz.The port is olati on and the sy mmetry of the radiati on for the l ower band are i m p r oved by the"anti2phase and dual2feed"technique which als o reduces the cr oss polarizati on level.The influences on the radiati on patterns of upper band caused by the phase err or are invested and the radiati on patterns are i m p r oved thr ough the phase co mpensati on.The array is designed and the si m ulated and measured results are p resented.The p r oposed array antenna is highly app licable t o the base stati on of multi2band operati ons and satel2 lite/shi pborne communicati ons.Key words:　Base stati on antenna,Dual2band,Dual2polarizati on,Printed m icr ostri p di pole,Annular antenna引　言目前,在我国现有的GS M基站和CDMA基站密布的状况下,第三代移动通信系统建设中大量新建3G基站存在选址困难且成本昂贵等问题[1]。

低剖面双圆极化阵列天线研究

低剖面双圆极化阵列天线研究自上世纪五十年代合成孔径雷达(SAR)出现以来,其发展受到广泛关注,SAR 最早应用于军事侦查,但其高分辨率及良好的成像质量使之在资源勘探、精密导航、气象观测和遥感等诸多领域成功应用,有着广阔的发展前景及研究意义。

现代SAR往多方向发展,多参数SAR的不同极化方式能显著改善信号和图像的详细性、可靠性;机载星载SAR则对天线的小型化提出了要求。

圆极化天线与线极化相比,可探测出目标更多的细节信息,并且,低剖面天线具有重量轻、成本低等特点,尤其是对大型天线和阵列天线的低剖面化,可以大幅度降低天线有效载荷重量和空间的占用。

因此,本文着重研究具有低剖面、圆极化特点的天线。

论文工作主要包含以下几个方面:(1)设计了一款背腔结构的贴片天线,采用容性耦合馈电方式展宽带宽,以双分支线耦合器产生幅度相等、相位相差90°的激励,使两正交线极化波合成为圆极化波,通过切换耦合器的输入端口,可实现左旋、右旋圆极化的切换。

天线剖面仅0.1λ,为提高阵列的圆极化性能,采用旋转组阵的方式构成子阵,抵消物理结构上的不对称性,子阵实测部分结果符合仿真设计,分析了不符合仿真部分的原因。

为实现低副瓣的要求,采用Taylor分布幅度加权法,完成了2×8线阵及6×6平面阵的仿真分析。

(2)基于高阻抗表面的周期性结构,设计了一款低剖面微带天线,采用改进的正交偶极子结构,以及双分支线耦合器,形成圆极化,同样可实现左旋、右旋圆极化的切换,馈电采用空气桥结构。

HIS模拟PMC,作为天线反射面,以降低剖面。

2×2子阵及2×8线阵采用顺次旋转组阵的方式,提高阵列圆极化性能。

(3)基于北斗卫星导航系统的关键频点设计了一款多频段天线,覆盖B1、B2、B3三个频点,采用改进的正交偶极子结构,实现左旋圆极化。

推导了已知有源S 参数,前端接理想电桥时电桥的回波损耗及隔离度公式。

为方便确定来波方向,用以定位,采用六边形阵列的形式,仿真分析了阵列性能。

一种低剖面宽带圆极化微带天线

一种低剖面宽带圆极化微带天线
1 引言
微带天线由于其低成本、低轮廓、小体积、易于集成和共形，以及能方便地实现线极化和圆极化等优点在各种通信系统中得到了广泛的应用。

单馈点圆极化微带天线由于其简洁、紧凑的结构，得到了研究人员的广泛关注，但其设计难度远远超过线极化微带天线和多馈点圆极化微带天线。

常见的单馈点圆极化微带天线形式主要有开槽贴片、方形切角贴片、准方形贴片和圆形贴片。

由于它们的轴比带宽较窄，一般不足3%，严重制约了单馈点圆极化微带天线
的应用。

为了展宽微带天线的带宽，人们常采用层叠型微带结构。

该结构上下两层辐射单元分别对应两个谐振频率，通过调节辐射贴片的尺寸和上下间距使两个谐振带宽紧贴，从而形成双峰谐振，很好的拓展了微带天线的带宽。

采用准方形的层叠结构，均获得了13%以上的轴比带宽;Kwok Lun Chung 等人采用微带线边馈的层叠方形切角贴片结构，获得了8%的3dB 轴比带宽;采用探针底馈式馈电的层叠方形切角贴片天线获得了12.7%的3dB 轴比带宽。

本文在方形切角贴片可实现不同旋向圆极化的两个馈点位置都加上端口，一个端口馈电，另一端口附加匹配阻抗。

通过馈电端口实现相应圆极化的工作方式，另一端口的阻抗匹配则起到了降低剖面高度的作用。

另外，本文天线采用由两层方形切角微带贴片层叠放置的结构，形成双峰谐振回路得到了较宽的轴比带宽。

2 天线模型及参数设计
天线结构如。

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ｅｌｅｍｅｎｔａｎｄａ１ｂｙ４ａｒｒａｙｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅＶＳＷＲｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎ１．９，ｔｈｅｉｓｏｌａｔｉｏｎｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎ一３０ｄＢ．ａｎｄｔｈｅａｘｉａｌｒａｔｉｏｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎ１．８ｄＢ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｏｗｐｒｏｆｉｌｅ；Ｌｐｒｏｂｅ；ｔｈｉｎ－ｍｅｍｂｒａｎｅａｎｔｅｎｎａ；ｆｏｕｒ — ｐｏｉｎｔｆｅｅｄ；ｄｕａｌｃｉｒｃｕｌａｒｐｏｌａｒｉｚａ —
（Ｎｏ．３８ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣＥＴＣ，Ｈｅｆｅｉ２３００８８）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｌｏｗ— ｐｒｏｉｆｌｅｗｉｄｅｂａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐａｎｔｅｎｎａｅｌｅｍｅｎｔｗｉｔｈｄｕａｌｃｉｒｃｕｌａｒｐｏｌａｉｚｒａｔｉｏｎａｎｄ４一
轴比小于１．８ｄＢ。
关键词：低剖面；Ｌ探针；薄膜天线；四点馈电；双圆极化；微带天线
中图分类号：ＴＮ８２文献标志码：Ａ文章编号：１００９— ０４０１（２０１７）０１— ００３４— ０３
摘
要：介绍了一种低剖面宽带双圆极化微带天线单元及四元阵列的设计。天线单元设计中
采用Ｌ探针耦合理论和薄膜天线结构，增大天线带宽的同时实现低剖面；采用四点反相馈电技术有效抑制了交叉极化，增加了两个极化端口之间的隔离度。对孤立单元及１ × ４小阵的仿真及实测结果表明，该天线阵在３３．３％的带宽内驻波比优于１．９。两端口隔离度小于一３０ｄＢ．
ｄｏｐｔｅｄｉｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅａｎｔｅｎｎａｅｌｅｍｅｎｔｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｂａｎｄｗｉｄｔｈａｎｄｇｅｔａｌｏｗｐｒｏｉｌｆｅ．Ｔｈｅａ — ｄｏｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｏｕｒ－－ｐｏｉｎｔａｎｔｉ・－ｐｈａｓｅｆｅｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｕｐｐｒｅｓｓｅｓｔｈｅｃｒｏｓｓｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄ
第３７卷第１期２０１７年３月
雷达与对抗
ＲＡＤＡＲ＆ＥＣＭ
Ｖｏ１．３７Ｎｏ．１
Ｍａｒ．２０ｌ７
低剖面宽带双圆极化微带天线
彭兰，卢晓鹏，周子成
（中国电子科技集团公司第三十八研究所，合肥２３００８８）
ｔｉｏｎ；ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐａｎｔｅｎｎａ
０引言
作为遥感领域一种新的技术，星载合成孔径雷达
宽带双极化天线主要有３大类形式，第１类是双
极化裂缝波导天线，第２类是双极化对称振子类天线，第３类是双极化微带贴片天线。大多数采用波导缝隙阵来实现，其技术相对而言较为成熟，能够实现良
Ａｌｏｗ— ｐｒｏｉｆｌｅｗｉｄｅｂａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐａｎｔｅｎｎａ
ｗｉｔｈｄｕａｌｃｉｒｃｕｌａｒｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ
ＰＥＮＧＬａｎ，ＬＵＸｉａｏ — ｐｅｎｇ，ＺＨＯＵＺｉ — ｃｈｅｎｇ
ｅｌｅｍｅｎｔａｒｒａｙｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．ＴｈｅＬ — ｐｒｏｂｅｃｏｕｐｌｉｎｇｔｈｅｏｒｙａｎｄｔｈｉｎ－ｍｅｍｂｒａｎｅｅａｒｅａ —
ｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｉｓｏｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｗｏｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｐｏｔｓｒ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆａｓｉｎｇｌｅ