一種雙饋正交極化天線(xiàn)陣的設計

1 引言

圓極化天線(xiàn)被廣泛應用于通信，雷達，電子測量，廣播電視等領(lǐng)域。雙饋正交極化特性在移動(dòng)通信和衛星接收等領(lǐng)域也非常重要。圓極化和雙極化微帶天線(xiàn)具有低剖面特性，因此這方面的研究備受重視。

國內外已經(jīng)有不少雙饋正交極化天線(xiàn)陣的研究，其中雙極化探針饋電多層微帶貼片天線(xiàn)陣被廣泛應用。采用探針饋電非常有利于天線(xiàn)和饋電網(wǎng)絡(luò )之間的阻抗匹配，但是不利于大型天線(xiàn)陣的加工。微帶線(xiàn)共面饋電貼片天線(xiàn)陣具有同樣的問(wèn)題，共面饋電形式的兩套饋電網(wǎng)絡(luò )非常不容易布陣?？p隙耦合雙極化微帶天線(xiàn)陣減小了貼片因饋線(xiàn)影響產(chǎn)生的交叉極化，但饋電網(wǎng)絡(luò )位于同一層時(shí)，組陣仍然困難。

本文采用微帶線(xiàn)和縫隙耦合分別激勵單片矩形貼片的兩個(gè)正交基模模和輻射，貼片與饋電網(wǎng)絡(luò )結構的對稱(chēng)性保證了兩種饋電端口很好的隔離度，實(shí)現正交極化時(shí)具有好的隔離度，形成圓極化時(shí)得到好的軸比；同時(shí)饋電網(wǎng)絡(luò )位于不同層，因此易于組成大陣列。首先對工作于8.64GHz的雙饋單元天線(xiàn)設計，然后設計了兩種4´4的天線(xiàn)陣，用于研究?jì)蓚€(gè)饋源之間的隔離度和形成圓極化時(shí)的軸比。研究結果表明，兩正交極化饋源端口隔離度大于40dB，交叉極化小于-22dB，形成圓極化天線(xiàn)時(shí)，獲得軸比小于3dB的帶寬為6%。

2正交極化貼片單元設計

本文選擇矩形微帶貼片作為輻射單元，分別采用微帶線(xiàn)和縫隙耦合分別激勵單片矩形貼片的兩個(gè)正交基模模和輻射。天線(xiàn)結構如圖1所示，由三層結構組成，從上到下分別為：第一層的介質(zhì)板上表面蝕刻著(zhù)輻射貼片和共面饋電的微帶線(xiàn)，第二層是開(kāi)了矩形縫隙的接地板，第三層介質(zhì)板下表面分布著(zhù)縫隙耦合饋電的微帶線(xiàn)。介質(zhì)板采用厚度為0.813mm的RO4003（）。

圖1天線(xiàn)單元結構圖