一种高隔离度双极化微带天线的设计.doc

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1、一种高隔离度双极化微带天线的设计苏振华尹应增任学施张杰乔青（西安电子科技大学天线与微波技术国家重点实验室，西安710071）摘要：本文介绍了一种工作在Ku波段的高隔离度双极化微带天线，该天线采用邻近耦合和H槽缝隙耦合相结合的馈电方法实现了天线的双极化，双层反射地板的结构降低了天线方向图的后瓣。借助Ansoft公司的HFSS仿真软件对该天线进行了仿真和优化，得到了较好的结构和指标参数。与常规的双极化微带天线结构相比，该天线具有高端口隔离度和低后瓣的特性。关键词：双极化；微带天线；隔离度DesignofaDual-polariza

2、tionMicrostripAntennaSuZhenhuaYinYingzengRenXueshiZhangJieQiaoQing(InstituteofAntennasandElectromagneticScattering，XidianUniversity,Xi'an710071，China)Abstract:Ahighisolationdual-polarizationmicrostripantennaworkingatKu-bandispresented.Thisantennaisfedbymethodsofdire

3、ctcouplingandH-slotcouplingtorealizedual-polarization.Duetothedoublereflectorsstructure,theantennahasalowerback-lobe.OnbasisofAnsoftHFSSsoftware,thisantennaisanalyzedandoptimized.Somegoodresultsarepresented.Comparedtoconventionaldual-polarizationmicrostripantenna,th

4、isantennahasbetterisolationandlowerback-lobecharacteristics.Keywords:dual-polarization;microstripantenna;isolation·11·1引言微带天线由于具有体积小，重量轻，低剖面，易于加工以及与有源器件及电路集成等诸多有点，在通信，雷达等方面得到广泛的应用。另外，频谱资源日益紧张现代卫星通信领域迫切需要天线具有双极化功能，因为双极化可使它的通信容量增加一倍。双极化技术的应用通常要求低交叉极化电平和高隔离度。单层的双端口馈电隔离

5、度一般只能达到-25dB左右[1]，多层馈电虽然结构稍微复杂，但是可以得到很高的隔离度。本文首先对三层介质板单层反射板的微带双极化天线进行了分析，其结果表明方向图的后瓣比较大。然后采用了四层介质板，在最下层的介质板下方加了一块反射地板，得出比较理想的结果，其端口隔离度低于-40dB，后瓣降低了4.85dB。2微带双极化天线的研究2.1天线的结构三层介质板微带天线结构如图1所示，其中（a）是立体的侧视图，（b）是俯视图。天线由三层介质板组成，辐射贴片蚀刻在最上层即第一层介质板的顶部。邻近耦合馈电微带线在第二层介质板的上面，第二层

6、介质板和第三层介质板之间放置反射地板，H槽开在这反射地板上面，第三层介质板的下侧为通过H槽耦合馈电的微带线。三层介质板都采用介电常数为2.2的RogersRT/duroid5880(tm)材料，第一，二层厚度为0.381mm,第三层厚度为0.254mm，馈电采用50欧姆微带开路线。不同层馈电可以明显的增加隔离度，可以对H槽的尺寸进行调节，改善输入端口的阻抗特性。·11·（a）立体侧视图（b）俯视图图1天线结构图2.2天线的仿真分析及优化利用电磁仿真软件HFSS对天线进行仿真和优化，以此来确定天线的结构尺寸。优化后的结构尺寸如表

7、1所示。仿真得到的两个端口的S参数如图2，3所示，图2表明端口1的-10dB阻抗带宽为1GHz,从16.45GHz至17.45GHz，端口2的-10dB阻抗带宽为850MHz，从16.55至17.40GHz。从图3可以看出，天线表现了高隔离度的特性，其两端口的隔离度在频带范围内低于-40dB，在频点16.5GHz上达到-56dB。图4给出了天线在两个主极化方向x-z面和y-z面的方向图，从图中可以看出，天线具有良好的交叉极化特性，这也是天线馈电端口的高隔离特性决定的。该天线的各指标均良好，完全能满足工程的需要。表1天线结构尺寸

8、表（单位mm）符号LLaWWaWb尺寸5.223.410.410.75符号WsLbLsH尺寸0.21.61.61.8图2天线的反射损耗图3天线两端口的隔离度（a）x-z面的方向图（b）y-z面的方向图图4双极化天线的方向图·11·3降低天线后瓣的研究很多介绍采用H槽耦合方式馈