GHz高增益圆极化方形四环天线的研究.PDF

第25卷第2期 电 波 科学学报 V01．25。No．2 RADlo 2010年4月 CHINESEJoURNALOF SCIENCE April，2010 文章编号 1005—0388(2010)02一0368一05 5．8GHz高增益圆极化方形四环天线的研究 杨 倩 张小苗 白 雪 李晋阳 (西安电子科技大学天线与微波技术国防科技重点实验室，陕西西安710071) 摘 要 基于环天线表面行波电流分布产生圆极化辐射波的原理，以降低馈电复杂 度、简化天线结构和提高天线增益为目标，提出一种新型四环圆极化天线。此四环天 线结构紧凑，仅在原二环天线的基础上引入另一对二环，不增加原二环天线的尺寸， 能将天线增益比二环平均提高2dB，达到高增益的性能。使用宽带渐变巴伦并引入 匹配枝节，实现了宽频带阻抗匹配。制作实物检验了仿真的有效性。 关键词 圆极化天线；四环天线；高增益天线 中图分类号 TN820．1+1文献标志码A 后给出实测结果。 1．引 言 2．天线设计 圆极化天线可接收任意极化的来波，圆极化天 线辐射波也可被任意极化的天线接收到。随着通信 如图1(a)所示双环天线，由两个方形环组成， 技术的发展，对高性能的圆极化天线要求也越来越 采用串馈型馈电形式。为使其辐射圆极化波，将开 高。常用的圆极化天线通常采用螺旋天线、微带天 口取到馈电点处，形成倒S型使环上电流分布发生 线形式[1吐2|，与螺旋天线相比较，微带天线结构简变化‘7。。该双环天线印刷在距地板高^的介质板底 单、成本低、所需空间小。但微带天线频带窄，增益 面，这样可容易的与巴伦进行连接。优化缺口大小， 低。采用环天线形式实现圆极化，而环天线一直被 形成左旋圆极化天线。将辐射贴片绕y轴旋转180 用来实现线极化。直到80年代，通过在环天线恰当 度可容易地将左旋圆极化改成右旋圆极化。 的位置开口或引入枝节[4。1l，可以使其产生圆极化。 在左旋圆极化方形双环的基础上加入新的左旋 常使用的环天线形式有圆形、方形、菱形，以及三角 圆极化方形双环，形成四环天线，如图1(b)所示。 形等各种形状。 两个方形双环天线尺寸不同，开口仍取在馈电点处。 在无线电通信应用中，需要结构简单成本低的 相邻两个大小不同的方形环并馈，与双环比较，可增 高增益圆极化天线。对双环天线结构，使用四元 大电流分布。然后与奇对称的另两个方形环串馈， 阵[53可使增益提高到14．6dB，或使用腔型地板加 整体四环电流分布形成左旋圆极化。由于电流幅度 子反射板【6]，使增益提高到lldB。或在双环的基 增加，所以提高了天线的增益。辐射贴片仍印刷在 础上在两端串馈两个双环即形成四环，使增益增加 距地板高度为^的介质板背面。仿真优化四环天线 到12．7dB[8]。这些都使天线结构复杂，需要的空各个参数，使其形成左旋圆极化。 间大，成本高。提出一种新的形式，结构由双环变为 在天线设计中，双环天线、四环天线和巴伦选取 四环，使天线增益提高到12．2dB，既不需要复杂的 相同介质板。介质基板材料厚度1．5mm，相对介 GHz 地板，也不需要排阵。设计的天线工作在5．8 电常数e，=2．2。地板均为半径90mm的圆形铜 ISM频带(5．725～5．875GHz)内，首先将四环天线 片