【摘要】：該文基于互補(bǔ)天線的原理,研究了一種基于印刷振子和圓形微帶貼片的雙極化天線單元,其中印刷振子為電流輻射源,圓形微帶貼片等效為磁流輻射源,它們分別組成了兩個極化端口,在空間形成雙極化的輻射場。采用全波電磁仿真技術(shù)對該天線結(jié)構(gòu)進(jìn)行了電磁仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì),仿真結(jié)果表明,在工作頻帶范圍內(nèi),所設(shè)計(jì)的雙極化天線的隔離度達(dá)到22 d B以上,在主輻射方向的交叉極化電平低于-20 d B。加工了雙極化天線單元并進(jìn)行了測試,其電壓駐波比、端口隔離度和交叉極化電平均滿足雙極化天線的技術(shù)指標(biāo)要求,驗(yàn)證了該雙極化天線設(shè)計(jì)的可行性。
【圖文】：

1766電子與信息學(xué)報第39卷圖1縫隙環(huán)天線圖2雙極化天線的結(jié)構(gòu)模型和參數(shù)定義圖2給出了印刷振子天線和圓形貼片天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)定義，采用電磁仿真軟件對天線的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，最終得到滿足要求的參數(shù)為：w_gnd=44mm,w_monopole=2mm,d1=4.75mm,d2=6.5mm，圓形貼片的直徑為22mm。印刷振子饋電點(diǎn)距離地板邊緣5.05mm，圓形微帶貼片天線的饋電點(diǎn)距離貼片中心3.2mm。對雙極化天線的電壓駐波比和端口隔離度進(jìn)行了仿真計(jì)算，結(jié)果顯示：在4.95~5.05GHz范圍內(nèi)，兩個極化端口的電壓駐波比均小于2，極化端口的隔離度大于20dB；在中心頻點(diǎn)5GHz處，端口1和端口2的電壓駐波比分別為1.19和1.25，端口隔離度為26.9dB，帶寬約為100MHz；印刷振子端口阻抗帶寬范圍為4.9~5.1GHz，圓形貼片天線端口阻抗帶寬范圍為4.9~5.15GHz，整個雙極化天線的工作頻帶為4.95~5.05GHz，頻帶內(nèi)端口隔離度大于23dB。對雙極化天線在中心頻點(diǎn)5.0GHz處的遠(yuǎn)場輻射方向圖進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為：端口1的增益約為7.5dBi，主輻射方向的交叉極化電平低于-28dB,E面和H面的波束寬度均為74°。端口2的增益在中心頻點(diǎn)約為5.1dBi，主輻射方向的交叉極化電平低于-20dB，在中心頻點(diǎn)處的E面方向圖波束寬度約為60°,H面方向圖波束寬度約為117°。4基于印刷振子與圓形微帶貼片的雙極化天線的測試與性能分析根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，加工組裝了雙極化天線樣件，如圖3(a)所示。該天線電壓駐波比和端口隔離度的測試結(jié)果分別如圖3(b),3(c)和3(d)所示，在中心頻

第7期許群等：基于印刷振子和微帶貼片的雙極化天線單元研究1767圖3天線照片和電路特性測試結(jié)果點(diǎn)上，端口1和端口2的電壓駐波比分別為1.75和1.76，實(shí)測結(jié)果比仿真結(jié)果略大；兩個極化端口之間隔離度大于20dB的帶寬大于100MHz，與仿真結(jié)果近似。經(jīng)分析認(rèn)為，實(shí)測結(jié)果和仿真結(jié)果之間的差異主要是由加工精度因素引起的。在微波暗室中對天線方向圖進(jìn)行了測量，，圖4和圖5給出了中心頻點(diǎn)的測試結(jié)果�？梢钥闯�，該雙極化天線有效形成了輻射方向圖，極化端口1的E面和H面波束寬度接近，約為60°；極化端口2的H面波束寬度大于E面的波束寬度。在主輻射方向上，兩個極化端口的交叉極化電平都低于-20dB，與仿真結(jié)果接近，能夠滿足實(shí)際工程的需要。測試結(jié)果驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的天線結(jié)構(gòu)的正確性，同時也表明了基于電磁輻射源的雙極化天線設(shè)計(jì)方案的有效性。5結(jié)論雙極化天線單元作為雙極化數(shù)字陣列雷達(dá)天線圖4極化端口1的實(shí)測方向圖圖5極化端口2的實(shí)測方向圖

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