一种新型的圆极化贴片天线的研究

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1、第二部分微波毫米波天线与散射一种新型的圆极化贴片天线的研究张继龙卢春兰钱祖平（解放军理工大学通信工程学院，江苏南京，210007）摘要：本文研究了圆极化微带贴片天线，通过在普通圆形贴片开槽，提出了一种结构新颖的圆极化贴片天线。仿真以及实测结果表明，该天线具有较宽的3dB波瓣和良好的圆极化性能，并且新型贴片天线的尺寸要小于普通的圆形或圆环形贴片天线的尺寸。关键词：贴片天线；圆极化；轴比ANovelCircular-polarizedMicrostripPatchAntennaZhangJi-longLuChun-lanQianZu

2、-Ping（CommunicationEngineeringInstituteofScienceTechnologyUniversityPLA,jiangsunanjing,21007）Abstract:Inthispaperanovelcircular-polarizedmicrostrippatchantennaisgivenbasedonthestudyofcommoncircularmicrostrippatchantenna.Thisnewtypeofpatchlookslikecommoncircularpatchw

3、ithsomeslots.Numericalresultsandmeasureddataindicatethatthenewpatchantennahasawidebeamandgoodperformanceofaxialratio.Theradiationpatternoftheantennaisverygood.Anotherpropertyofthenewpatchantennaisthatthesizeofnewpatchantennaissmallerthancommoncircularpatchorannularpa

4、tchantenna.Keyword:patchantenna;circular-polarization;axialratio309第二部分微波毫米波天线与散射1引言联系人：张继龙，Email:jilongzhang@263.net微带贴片天线由于重量轻、体积小、剖面低，此外还具有良好的方向性、灵活的馈电方式且容易与其他印刷电路集成等优点，在许多领域有着广泛的应用前景。在卫星通信以及卫星定位系统终端设备中，有时候要求天线具有较宽的波瓣宽度和宽角度的圆极化轴比性能，而通常的圆极化微带天线仅在轴向有较好的轴比性能。目前，为了提高微

5、带贴片天线的性能，加载技术[1,5]、PGB结构[2,3,4]，以及各种改进的馈电技术[6]得到了广泛应用。本文对圆极化贴片天线进行了研究，提出了一种结构新颖的微带贴片天线，该天线具有较宽的3dB波瓣宽度（100度）和宽角度的3dB圆极化轴比性能（120度），并且尺寸只有普通圆贴片的70%左右。2天线的结构及原理普通的矩形或圆形贴片天线由于主要利用低次模进行辐射，由于低次模的谐振频率依赖于贴片自身尺寸的大小，当工作频率一定时，所需要的贴片尺寸大小基本上也就确定了。如果采取一定的技术措施，构造一种同尺寸的新型的贴片形式，屏蔽掉一些

6、低次模或者加以破坏，使得低次模不能起振，而某些所希望的高次模能够在更低的频率上起振，进而缩小尺寸，提高频率，新的天线的尺寸将远小于普通贴片天线的尺寸。从上述思想出发，本文提出的新型微带贴片的形式如图1所示。在普通圆形贴片上开缝，将贴片分割为两部分。贴片中间是形状为十字形的部分，在“十字”的四个臂上等幅相差90度馈电。309第二部分微波毫米波天线与散射对于这种结构复杂的贴片天线，采用精确的解析方法进行理论分析难度较大，这里我们采用了数值方法进行仿真。首先我们对比分析同尺寸的普通圆形贴片天线和新型贴片天线。所分析的普通圆贴片的半径为

7、100mm，新型贴片的结构参数R1为40.8mm，R2为98.5mm，使用相同的介质板，基板厚度为3mm。采用等幅相差90度的4探针对角馈电方式，两种贴片天线的回波损耗见图2。图1新型贴片天线示意图图2两种贴片天线的回波损耗由图2可以看出，新型贴片天线能够很好的在低次模上谐振，且其基模的谐振频率接近于同尺寸普通圆贴片基模的谐振频率。相对普通圆形贴片天线而言，新型贴片的高频回波损耗要远大于普通贴片，即高次模得到了更好的抑制。对于上述两种圆形贴片，几个主要的谐振模式的电场分布见图3。（a）普通圆贴片谐振模式1（b）普通圆贴片谐振模式

8、2（c）普通圆贴片谐振模式3（d）新型贴片谐振模式1图3贴片天线的电场分布由图3可见，普通圆形贴片天线的电场在贴片边缘呈多个半波分布，随着谐振频率的提高，电场在贴片边缘的半波分布的个数增加。新型贴片天线基模的电场分布（d）接近于普通贴片的第3个谐振模式（c），电