設(shè)計(jì)了一種衛(wèi)星導(dǎo)航終端的小型化四臂縫隙螺旋天線。天線為方形柱狀結(jié)構(gòu),四條縫隙螺旋臂印制在介質(zhì)基板外表面,饋電網(wǎng)絡(luò)印制于介質(zhì)基板內(nèi)表面進(jìn)行耦合饋電;饋電網(wǎng)絡(luò)為彎折的微帶線結(jié)構(gòu),并延伸至天線底部實(shí)現(xiàn)同軸饋電。天線尺寸為23.6 mm×23.6 mm×53.0 mm,實(shí)測(cè)結(jié)果表明,|S₁₁|≤-10 dB的阻抗帶寬為7.63%（1.512～1.632 GHz）,軸比≤3 dB的圓極化帶寬為3.35%（1.556～1.609 GHz）,在北斗B1頻段中心頻率（1.561 GHz）和GPS L1頻段中心頻率（1.575 GHz）處增益分別達(dá)到4.31 dBi和4.84 dBi。該天線采用縫隙螺旋結(jié)構(gòu),并通過簡易的饋電網(wǎng)絡(luò)耦合饋電實(shí)現(xiàn)螺旋天線的圓極化,結(jié)構(gòu)小巧簡單,適合批量生產(chǎn),可應(yīng)用于衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)終端設(shè)備。 

【文章來源】：微波學(xué)報(bào). 2020,36(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

天線結(jié)構(gòu)圖

圖2給出了天線在頻率1.575 GHz時(shí)的縫隙中電場(chǎng)和等效磁流在不同時(shí)刻的分布圖。當(dāng)t=0時(shí),電場(chǎng)和磁流最強(qiáng)的為縫隙1和3,其中縫隙1的電場(chǎng)方向斜向上,等效磁流方向沿縫隙螺旋臂向下;縫隙3的電場(chǎng)方向斜向下,等效磁流方向沿縫隙螺旋臂向上,如圖2(a)所示。當(dāng)t=T/4=90°/ω時(shí)(T為該頻率下對(duì)應(yīng)的周期),電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)的縫隙變?yōu)?和4,縫隙2的電場(chǎng)方向斜向下,等效磁流方向沿縫隙螺旋臂向上;縫隙4的電場(chǎng)方向斜向上,等效磁流方向沿縫隙螺旋臂向下,如圖2(b)所示。同理,當(dāng)t=T/2=180°/ω、t=3T/4=270°/ω時(shí),電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)的縫隙又分別變?yōu)?和3、2和4,電場(chǎng)強(qiáng)度的方向及對(duì)應(yīng)磁流的方向分別與t=T/2=180°/ω、t=3T/4=270°/ω方向相反,如圖2(c)和(d)所示。由圖2可以看出,四個(gè)螺旋縫隙中的等效磁流分布滿足幅度相等、相位相差90°的圓極化條件。從圖2中電場(chǎng)矢量分布可以看出,縫隙電場(chǎng)諧振于半波長模式,對(duì)應(yīng)于半波長的等效諧振磁流,根據(jù)電磁對(duì)偶原理,該天線的輻射類似于傳統(tǒng)的四臂螺旋天線。2.2 參數(shù)分析

螺旋臂長度Lf對(duì)應(yīng)為1.575 GHz半波長長度,Lf長度變化將會(huì)影響天線的諧振頻率,圖3(a)和(b)分別給出了Lf長度對(duì)天線端口反射系數(shù)|S11|和軸比(AR)的影響。從圖中可以看出,隨著Lf長度增大,|S11|曲線和軸比曲線都具有向低頻偏移的趨勢(shì),其原因是本文縫隙螺旋諧振于半波長模式,Lf增大將使諧振頻率向低頻偏移。經(jīng)過仿真優(yōu)化,確定Lf長度為84.8 mm時(shí),|S11|阻抗帶寬和軸比帶寬為最優(yōu)值。圖4(a)、(b)分別給出了L1長度對(duì)天線反射系數(shù)|S11|和軸比的影響。從圖中可以看出,L1變化對(duì)天線的阻抗匹配和軸比有一定的影響,同時(shí)|S11|和軸比曲線的最低點(diǎn)向低頻偏移,其原因?yàn)長1長度變大增加了饋線與天線導(dǎo)體面間的耦合電容。經(jīng)過仿真優(yōu)化,L1長度為16 mm時(shí),天線性能最佳。彎折形狀有利于增加饋線長度,進(jìn)而減小天線體積。饋電網(wǎng)絡(luò)末端延伸至天線接地板,采用底部同軸饋電。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種寬頻帶導(dǎo)航天線的研究與設(shè)計(jì)[J]. 鄭一,李海巖,紀(jì)濤濤,曹振新.  微波學(xué)報(bào). 2019(01)
[2]一種小型化寬帶寬波束平面四臂螺旋天線[J]. 王德才,馮梅,陳波,付磊.  現(xiàn)代雷達(dá). 2018(04)



本文編號(hào)：3107600