新型宽带圆极化微带天线设计方案
与普通微波天线相比，微带天线剖面薄，体积小，重量轻，易共形，便于 获得圆极化，但是频带窄，性能受基片材料影响大。到目前为止，展宽微带天 线频带的途径有以下几种：(1)降低等效谐振电路 Q 值，即增大基片厚度 h，降 低基片相对介电常数 εr 等；(2)修改等效电路：附加寄生贴片、采用电磁耦合馈 电等；(3)附加阻抗匹配网络；(4)其他途径：如改变贴片形式、加变容管、利用 行波阵或对数周期结构。上述(1)的方法比较容易实现，但是参数选择超过一定 范围后会激起高次模，会使天线的方向图恶化以及会增加天线的辐射损耗。(2) 的方法则需要天线采用多层结构，占用的空间较大。(3)、(4)的方法也在不同程 度上使天线的结构复杂化。在近期的一些文章中有新的展宽带宽的方法，文献 [2]中采取在圆形贴片上开槽，并采用阵列的形式实现宽带圆极化的特性；文献 [3-5]中采取缝隙耦合馈电，实现圆极化；文献[6-8]中使用双馈网络实现宽带， 馈电网络比较复杂；文献[9]中利用容性探针近耦合馈电的基础上，通过平衡馈 电，实现宽带宽角圆极化；文献[10]中采用双频实现宽带；文献[11]则总结了宽 频带天线的实现方法。这些方法都在一定程度上展宽了微带天线的带宽，但是 结构都比较复杂，对设计和加工都增加了一定的困难。所以，这里从结构简单 的角度考虑，研究并设计一种新型单馈单片宽带圆形微带天线，其驻波比 VSWR≤2 阻抗带宽达到 12％，轴比带宽为 3％。该天线的缺点是轴比带宽没有 得到很大的提高，在以后的设计中有待进一步研究改进。1 宽带圆极化天线的 理论分析本文实现宽带的方法是使微带天线工作于双频段。通过选择恰当的馈 电点以及两个切口之间的距离，能够激励起两个工作于不同频率的正交谐振模， 因而形成两个谐振电路，具有两个谐振频率。经过微调使得两个谐振频率适当 接近，结果形成频带大大展宽的双峰谐振电路。这种结构的优点是只用一个馈
电就能同时匹配两个不同谐振频率下的输入阻抗，从而达到简化结构的目的。 实现圆极化的基本原理是：产生两个空间上正交的线极化电场分量，并使二者 振幅相等，相位相差 90°，天线结构正是以此为根据设计而成。天线结构如图 1 所示。2 天线设计图 4 为两个切角的角度间隔 δ 将影响两个频率的谐振点， 通过反复的实验仿真可得角度相差 80°为最佳。图 5 为馈电点的不同位置会产 生不同的输入阻抗，若要使该天线的带宽变大，必须使输入阻抗与天线的特性 阻抗相匹配。图 6，图 7 为天线的 E 面和 H 面的方向增益图，从这两个图可以 看出该天线为圆极化天线。图 8 为天线的轴比图，在 8.33～8.59 GHz 范围内为 圆极化。3 结 语通过对宽带圆形圆极化微带天线的研究，在设计方法上做了一 些总结和创新，如采用非对称切角，馈电点的选择，从而获得较宽的带宽，并 实现圆极化。此研究对圆形圆极化微带天线的设计极其有用，提供了一种切实 可行的宽带圆形圆极化微带天线的设计方法。
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