一款基于超表面高增益圓極化微帶天線的設計

田鎮洋 張文梅

摘? ?要：文章設計了一款高增益圓極化微帶天線，該天線是由16塊微帶貼片、中間層饋電線、介質基板以及饋電槽組成，通過鎮洋同軸饋電的方式進行信號的傳輸。通過在微帶貼片表面開槽，修改底部饋電槽的形狀以及修改天線尺寸從而改善天線在增益方面的性能。

關鍵詞：圓極化;高增益;同軸饋電

相對于線極化波而言，圓極化波能夠抑制雨霧干擾，減小多徑反射，具有很好的移動性，并且在發射和接收系統中，只要有一方應用了圓極化天線，那么接收天線任何旋向都可以接收到信號，有助于無線通信系統的應用[1]。但圓極化微帶天線在某些方面存在著一定的劣勢，例如頻帶較窄，主要是諧振式天線，性能受基片材料影響較大，單個微帶天線功率容量較小，一般用于中小功率場合，大多數微帶天線只能向半空間輻射，最大增益實際是受限制的[2-4]。

本文主要研究通過在微帶貼片表面開槽，修改底部饋電槽的形狀以及修改天線尺寸，從而改善天線在增益方面的性能。

1? ? 天線結構分析

本文主要研究的是一款高增益的圓極化微帶天線，是在已有研究基礎上修改結構得到的[5]。相關研究的天線結構如圖1所示，圖2為原先天線結構中的結構平面。修改后的結構是由多層介質基板組成，且在最高一層介質基板上覆蓋有16片表面開槽、屬性相同的微帶貼片。在兩層介質基板中間有一條窄而長的微帶線作為饋電線，底部的饋電槽由矩形修改為蝴蝶結形，再通過同軸饋電的方式向外輻射信號，表1為部分天線結構參數。

3? ? 實驗總結

可以看出改進后的天線模型在工作頻段的效率要優于改進前的天線模型，改進前的天線在工頻上的效率只為0.431 1，而改進后的天線在工頻上的效率為0.602 5，相比略微有所改善。同時，可以看出改進后的天線模型在工作頻段的軸比帶寬要優于改進前的天線模型，改進前的天線在工頻上的軸比帶寬約為0.32 GHz，而改進后的天線在工頻上的軸比帶寬約為0.36 GHZ，并無太大差別[6]。

通過圖3—6可以清晰地得知，通過在微帶貼片表面開槽和修改底部饋電槽的形狀可以極大地改善圓極化微帶天線的性能。特別是在3.58 GHz的工作頻率下，修改結構后的圓極化微帶天線的實際增益比修改前的天線實際增益翻了一番，天線的性能得以極大地改善。同時，在軸比帶寬、效率以及回波損耗方面其性能都有一定程度的改善。

4? ? ?結語

通過上述的仿真實驗結果可以得知，本文中描述的高增益圓極化微帶天線基本可以完成預定的設計要求，及改善圓極化微帶天線在增益方面的性能，且在其他方面的性能也有所改善。

[參考文獻]

[1]蒲洋.左/右旋圓極化可重構微帶天線[J].微波學報，2010（S1）：181-184.

[2]王周海，王小陸，楊星華，等.有源可擴充陣列天線可重構方案設計[C].北京：全國雷達學術年會，2008.

[3]李建蘭.基于免疫算法的方向圖和頻率雙可重構微帶天線[D].天津：天津大學，2010.

[4]單福琪，呂苗，高葆新.PBG用于MEMS頻率可重構天線[C].貴陽：全國微波集成電路與移動通信學術年會，2006.

[5]姚旭，曹祥玉，劉濤.天線方向圖可重構研究[C].成都：全國天線年會，2009

[6]HOLGER，RAEDER.可重構波束天線：有效應對流量挑戰[J].中國電信業，2010（9）：70-71.