正交的、幅度相等的、相位相差90°的线极化波。利用微带天线实现圆极化辐射主要有以下几种方式:1正交馈电的单片圆极化微带天线;2一点馈电或多点馈电的单片圆极化微带天线;3由曲线微带构成的宽频带圆极化微带天线;4微带天线阵构成的圆极化微带天线2。
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本文对天线单元的设计采用的是双正交馈电矩形微带天线。双馈电方式是获得圆极化辐射的最直接方法,这种方法是采用两个馈电点来激励两个极化正交的简并模,并由馈电网络保证两模的振幅相等,相位差为90°,这样就满足圆极化条件3。
图1所示是采用正交馈电的圆极化微带天线的最简单的实现方法。两支路分别激励TM01和TM10模,两者的输入电阻分别为Ra和Rb,且有RaRb。
各段馈线的特性阻抗以及长度按下列关系设计:
这种圆极化天线的电压驻波比带宽比一般矩形贴片的要宽2倍以上,但其圆极化带宽仍较窄,轴比≤3dB的圆极化带宽约34。方形微带贴片的大小可按如下方法设计:工作于主模TM01模矩形微带天线贴片长度L近似为λg2,λg为介质内波长。λgλ0εe,λ0为自由空间波长,εe为有效介电常数,εe可表示成
22天线阵列建模及仿真结果
按照上述天线阵元的理论分析所设计的天线阵元在谐振频率、驻波、轴比均满足阵列设计要求。对天线阵列馈电网络的设计采用传统馈电形式,在馈电网络中利用两级二功率分配器进行馈电,以保证各阵元的馈电电压的等幅同相,为了达到最佳匹配效果,加入λg4阻抗匹配器对馈线进行逐段匹配使整个天线阵系统的输入驻波较小,天线效率较高。最终天线阵列的仿真模型如图2所示。
通过软件仿真,可得最终微带天线阵列的回波损耗Retur
Loss、轴比Ax以及E面方向图如图3图5所示。
3实测结果及比较
根据前面的设计,加工了一幅正交馈电方形微带贴片天线阵,并进行了测试。最终样品在
中心频率处VSWR123Gai
129dBi2θ
E3Db40°。图6为微带天线阵列实物
照片,图7为天线实验所测的反射损耗,图8为在微波暗室所测方向图。可以看出,
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4结语
本文应用A
softHFSS软件仿真设计了一种工作于243GHz的圆极化方形微带天线阵,发现实验结果和仿真结果较好吻合,这说明A
softHFSS软件具有数学模型正确、计算精度高的优点,是一种比较理想的天线设计工具,这就为微带天线设计提供了一种可以选择的高效途径,极大地简化了天线的分析设计过程。
参考文献[1]钟顺时微带天线理论与应用M西安西安电r