一種雙饋正交極化天線陣的設計

1 引言

圓極化天線被廣泛應用于通信，雷達，電子測量，廣播電視等領域。雙饋正交極化特性在移動通信和衛星接收等領域也非常重要。圓極化和雙極化微帶天線具有低剖面特性，因此這方面的研究備受重視。

國內外已經有不少雙饋正交極化天線陣的研究，其中雙極化探針饋電多層微帶貼片天線陣被廣泛應用。采用探針饋電非常有利于天線和饋電網絡之間的阻抗匹配，但是不利于大型天線陣的加工。微帶線共面饋電貼片天線陣具有同樣的問題，共面饋電形式的兩套饋電網絡非常不容易布陣。縫隙耦合雙極化微帶天線陣減小了貼片因饋線影響產生的交叉極化，但饋電網絡位于同一層時，組陣仍然困難。

本文采用微帶線和縫隙耦合分別激勵單片矩形貼片的兩個正交基模模和輻射，貼片與饋電網絡結構的對稱性保證了兩種饋電端口很好的隔離度，實現正交極化時具有好的隔離度，形成圓極化時得到好的軸比；同時饋電網絡位于不同層，因此易于組成大陣列。首先對工作于8.64GHz的雙饋單元天線設計，然后設計了兩種4´4的天線陣，用于研究兩個饋源之間的隔離度和形成圓極化時的軸比。研究結果表明，兩正交極化饋源端口隔離度大于40dB，交叉極化小于-22dB，形成圓極化天線時，獲得軸比小于3dB的帶寬為6%。

2正交極化貼片單元設計

本文選擇矩形微帶貼片作為輻射單元，分別采用微帶線和縫隙耦合分別激勵單片矩形貼片的兩個正交基模模和輻射。天線結構如圖1所示，由三層結構組成，從上到下分別為：第一層的介質板上表面蝕刻著輻射貼片和共面饋電的微帶線，第二層是開了矩形縫隙的接地板，第三層介質板下表面分布著縫隙耦合饋電的微帶線。介質板采用厚度為0.813mm的RO4003（）。

圖1天線單元結構圖