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一种CPW馈电的宽带圆极化缝隙天线

本文提出了一种新型的圆极化缝隙天线。该天线在正方形缝隙对角线上附加一个双椭圆形金属片,通过改变椭圆金属片的尺寸,结合50 Ω CPW端口伸出的激励带条,激励出一对相位差90°的差分正交简并模从而辐射圆

1 导言

圆极化技能作为天线理论和使用的一个重要分支,在通讯及电子对抗等领域中得到广泛使用。现在的圆极化天线主要以微带天线为主,但微带天线因为近似处理较多,所以规划的准确性并不太好,别的微带天线的频带也较窄,一般的单馈电圆极化微带天线带宽一般缺乏3%,一起介质基片的离散性也会影响到谐振频率的准确性。共面波导(CPW)馈电的平面天线因为其辐射单元和馈电单元在同一平面内,易于和有源器材集成然后构成多种馈电办法,近年来受到了较多的重视,可是大部分圆极化宽带天线是用微带线馈电,关于CPW馈电的圆极化平面天线的报导较少见。

2 天线规划

天线的结构如图1所示,在厚度为h,介电常数为ε,边长为G的正方形介质板上开了一个边长为L的正方形缝隙,缝隙中引出两个衔接的椭圆形金属片。该天线用50Ω的CPW馈电,CPW鼓励长度为L3,宽度为Wf,伸出鼓励带条长度为L2,宽度为基板选用h=0.8mm,ε=4.6的介质资料,边长G=60mm,Wf=3.1mm,g=0.3mm。

图1 天线结构图

选用HFSS软件对椭圆金属片的方位及尺度进行参数剖析,优化规划出该天线的最佳结构尺度。终究得出的结构参数为L=40mm,L1=17.5 mm,L2=23mm,L3=5mm,两个主半径为10mm,比率0.25的椭圆金属片相衔接,置于正方形缝隙对角线的上部。

3 仿真和实测成果

图2给出了该天线轴比的实测成果和HFSS仿真成果的比较。实测的3dB轴比频带为2.32-2.57GHz,相对带宽达到了10.4%。图3给出了天线S参数随频率改动的曲线,回波损耗-10dB的频带为2.38-2.76GHz,达到了15.5%,由此可见,天线具有很宽的阻抗和轴比带宽。

图4给出了天线的增益仿真曲线。由图可知,天线在1.5-3.0GHz之间,增益改动均1dB,具有很宽的1dB增益带宽。而在3dB轴比带宽内(2.32-2.57GHz),天线的增益均处于2dB到3dB之间。

图2 天线的轴比实测成果和仿真成果

图3 天线的回波损耗仿真成果

图4 天线的增益仿真成果

图5(a)、(b)、图6(a)、(b)和图7(a)、(b)别离给出了在2.32GHz、2.45GHz和2.57GHz时,天线在x-z,y-z面的方向图。

(a) x-z plane

(b) y-z plane

图5 天线在2.32GHz的方向图

(a) x-z plane

(b) y-z plane

图6 天线在2.45GHz的方向图

(a)x-z plane

(b) y-z plane

图7 天线在2.57GHz的方向图

本文所给出的圆极化天线辐射的是左旋圆极化波,要完成右旋圆极化,只需将椭圆金属片放置于相反方向的对角线上方即可。可见,该天线可以便利的完成左、右旋圆极化。

4 定论

本文给出了一种由CPW馈电宽带圆极化缝隙天线的规划办法。经过两个衔接的椭圆形贴片,鼓励出一对相位差90º的正交简并模,从而完成圆极化特性。一起,只需将贴片置于矩形缝隙的另一对角上,即可便利的改动圆极化的旋向。该天线结构简略,测验成果表明具有10.4%的轴比带宽,在该频段内,天线的增益改动小于1dB,所以该天线具有杰出的圆极化特性。

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