一种高隔离度的双极化微带天线阵的理论和实验

《一种高隔离度的双极化微带天线阵的理论和实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、电子学报990818电子学报ACTAELECTRONICASINICA1999年　第27卷第8期Vo1.27No.81999一种高隔离度的双极化微带天线阵的理论和实验＊高式昌　钟顺时　　【提要】　本文提出利用双端口的串行角馈方形贴片实现双极化，并设计了一种共面的双极化馈线网络.综合运用多端口网络模型、腔模理论和分片法，给出了单端口、双端口天线单元和双极化天线阵列的理论分析.本方法计算简便，适合于工程应用.实际设计了一副6GHz频段的单层天线阵，实验测量的双端口隔离度达-41dB，其性能明显优于通常的单层双极化微带天线阵.该面阵结构简单、馈线网络较小，且易合并成更大规模的双极化天

2、线阵.　　关键词:微带天线阵，极化，阻抗，隔离度TheoryandExperimentsofaDual-PolarizedMicrostripArrayAntennawithHighIsolationGaoShichang,ZhongShunshi(Dept.ofCom.Eng.,ShanghaiUniv.,Shanghai201800)Abstract:Theserialcornerfeedingofasquarepatchwithtwoportsisproposedtorealizedthedual-polarizedmicrostripantenna.Anovelcopl

3、anardual-polarizedfeedlinenetworkisdesignedforthearray.Amethodofanalysisisdeveloped,whichisbasedonthecombinationofmultiportnetworkmodel,cavitytheoryandsegmentationtechnique.Theone-portandtwo-portantennaelementsandthedual-polarizedarrayarestudiedinorder.Asingle-layermicrostriparrayat6GHzbandi

4、sdesignedandmanufactured.Itsmeasuredisolationreaches-41dB,whichismuchbetterthanthatofthesingle-layerdual-polarizedarrayscommonlyused.Thepresentarraymoduleisofsimplestructure,smallfeedlinenetworkandiseasytobefurthercombinedtoformlargerdual-polarizedantennaarrays.Keywords:Microstripantennaarra

5、y,Polarization,Impedance,Isolation一、引　言　　频谱资源日益紧张的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.雷达系统和通信的其他领域中也常常需要双极化天线，例如城市内的陆地移动通信中可通过采用双极化天线实现极化分集接收，以减小多径传播现象对系统性能的影响.微带天线阵本身具有薄、轻和容易制作等优点，利用它实现双极化阵一直是人们非常关心的课题［1～3］.通常认为对于微带线双馈的方形贴片天线，只有当两个馈电点分别位于两条垂直边的中点时，才能获得最大的双极化隔离万方数据file:///E

6、/qk/dianzixb/

7、dian99/dian9908/990818.htm（第1／7页）2010-3-2217:02:10电子学报990818度，其值在-15dB到-20dB左右［4，5］.目前国内外较多的双极化微带天线阵亦是基于此原理实现的，但这些双极化阵列的隔离度一般都只有约-20～-25dB左右［1～5］.最近已有报导采用双层或更多层结构的天线阵，利用不同层的天线阵分别实现不同的极化，这种天线阵结构非常复杂，制作比较困难，造价也高［6］.本文从实用角度出发，研究了最简单的单层结构，提出采用双端口的串行角馈方形贴片来实现微带天线的双极化，并设计了一种新的共面的双极化馈线网络.下面首先基于多端口网

8、络模型、腔模理论和分片法，给出单端口、双端口串行角馈天线单元和双极化天线阵列的理论分析.然后介绍一副6GHz频段2×2元的高隔离度的双极化微带天线阵的设计.二、单端口和双端口串行角馈天线单元的理论分析　　1.单端口的串行角馈天线单元　　单端口的串行角馈天线单元如图1(a)所示，其两条边长度均为α.假设基片厚度d远小于工作波长λ，故对此天线的分析可采用平面微波电路的模型［3］.通常的腔模理论若只将馈点处的源简单地用一垂直的电流片代替，对这种天线的理论计算值与实验测量值的误差较大.本文充分考虑到