一種新型寬波束雙圓極化天線的設計與仿真

陳玉林

(華東電子工程研究所 合肥 230031)

0 引言

隨著無線通信技術不斷發展，對天線的性能提出了更高的要求。全球定位系統(GPS)、合成孔徑雷達(SAR)、衛星通信、個人通信(GSM 900/DCS1800)等領域，都需要輕重量、低輪廓、制造簡單的寬波束雙圓極化的天線。

四臂正弦天線(即Sinuous天線)和微帶介質天線組合起來可以實現寬波束雙圓極化的功能［1］。相比于文獻［1］與文獻［2］的設計，此單元設計有幾大優點:a.Sinuous天線單元的曲線段為阿基米德曲線，更易實現且易于構造和設計，而文獻［1］與［2］中使用的均為較復雜的曲線段。b.在天線中組合使用了微帶介質天線，即通過加寬介質板來實現寬波束輻射。

1 Sinuous天線單元理論分析

1.1 Sinuous天線基本原理

Sinuous輻射單元由介質上兩根或四根甚至更多對稱導體臂在有限空間內相互交錯構成的。正弦曲線由一系列不同長度與旋向的阿基米德曲線段組成。將基本正弦曲線圍繞坐標原點順時針和逆時針各旋轉δ角度，得到兩條曲線，由這兩條曲線圍成的區域稱為正弦天線的一個正弦臂，兩臂的相角差為180o，當對兩臂進行反相饋電時，電場在垂直于單元面的軸線方向同相迭加，故電場最大值在天線的法線方向，且兩邊均有能量輻射［3-4］。將一個正弦臂繞原點分別旋轉90o、180o、270o便形成了四臂正弦天線 (見圖1)。一般來說，當取δ=22．5o時，四臂單元為一種互補結構(self-complementary)，其輻射機理類似于對數周期天線，只有在齒長度接近于λ/2或λ/2奇數倍的區域為輻射區，齒長小于λ/2的區域為傳輸區［5］。

Sinuous天線共有四個正弦臂、四個饋電點。……