2天线设计.DOC

小型双频圆极化微带天线的设计 王汇龙1 刘运林1 胡根根2 史志玮1 （西南交通大学电磁所，四川 成都 610031）1（西南电子技术研究所，四川 成都 610036）2 摘 要：研究了双频圆极化微带天线的设计方法。介绍了单馈条件下实现双层贴片在RNSS B3（126810MHz）、GPS L1频段（1575.421.023MHz）加GLONASS（1574-1610MHz）双频段工作的原理和圆极化的实现方法，并且在此基础上利用高频电磁仿真软件HFSS进行了仿真，给出了天线的VSWR、AR、以及增益等天线的普遍性指标，表明该天线设计方法有效可行。 关键词：双频微带天线，圆极化，孔径耦合馈电，高增益 Design of Compact Dual-frequency Circularly Polarized Microstrip Antenna WANG huilong1，LIU yunlin1，HU gengen2，SHI zhiwei1 （Institute of Electromagnetics，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610031）1（Southwest Institute of Electronic Technology，Chengdu 610036）2 Abstract：The design methods of dual-frequency circularly polarized microstrip antenna were studied.The principle of stacked patches antenna operating on dual-frequency at RNSS B3 band（126810MHz）and GPS L1 band（1575.421.023MHz）and GLONASS band（1574-1610 MHz）was proposed，then implemented of circular polarization，simulated the proposed antenna by HFSS and the results such as VSWR，AR，radiation pattern and gain were given in the paper.The antenna design method was proved effective and feasible. Keywords：dual-frequency microstrip antenna;circular polarization;aperture coupling feed;high gain 1 引言 自微带天线诞生以来，其所具有的剖面低、重量轻、易于实现圆极化、可与载体共形、易与有源器件集成、结构简单、易于加工制作等优点，已经被广泛地应用于卫星通信、导航定位等设备中。近年来，随着多模卫星组合导航技术的发展，可同时接收多个频段信号的卫星接收天线的设计得到了越来越多的关注。在此类应用中，要求微带天线圆极化工作。微带天线实现双频工作的方法有很多，根据不同的尺寸及性能要求，实现双频工作的方法也不尽相同。归纳起来大概分为两类：单层结构和多层结构。单贴片实现需在贴片上开槽或者是电容、电阻加载，改变贴片上场的分布，进而使得天线出现双谐振模式；多层贴片实现时可以选用相同或者不同介电常数的介质基板，通过不同贴片实现不同的谐振性能，从而实现双频工作。如采用LTCC介质基板实现GPS L1和L2双频工作的双层贴片天线[1]，获得的天线增益分别为5.5dB和2.9dB。方环和矩形贴片嵌套形式，同时实现了GPS L1频段和SDARS（Satellite Digital Audio Radio Service）频段的双频圆极化微带天线[2]。近来也有利用缝隙天线来实现双频工作。采用十字缝隙辐射的缝隙耦合微带天线，同时实现GPS L1 和L2频段，然而其需要复杂的馈电网络产生四路相位相差90度的信号[3]。基于椭圆（接近于圆形）辐射贴片和接地板开槽技术[4]，实现GPS天线的小型化。采用高介电常数基板的双层双馈圆极化微带天线[5]，分开馈电的共口径双频圆极化微带天线[6]等。 本文介绍的双频圆极化微带天线，采用双层矩形贴片层叠结构，结合探针直接馈电和孔径耦合馈电方式，实现 RNSS B3频段和GPS L1加GLONASS频段的双频工作，同时采用矩形贴片切角的方式实现了良好的圆极化性能。天线采用不同介电常数、具有低损耗正切的基板，选择合适的辐射贴片尺寸，减小了两贴片之间的电磁能量耦合，提高了两工作频段之间的良好隔离，同时获得了相对较高的天线增益。与传统的双频