Y型微帶線饋電的圓極化陶瓷介質諧振器天線

3天線的仿真與實驗

圓極化介質諧振器的實物圖如圖2所示。圓極化陶瓷介質諧振器天線仿真和實測的反射損耗曲線如圖3所示。由圖可得，仿真曲線端口反射損失不大于-10dB的頻率范圍為4.08~4.34GHz,其相對帶寬為6.2%，而實測曲線端口反射損失不大于-10dB的頻率范圍為4.15~4.44GHz,其相對帶寬為6.8%.從中發現，實測曲線比仿真曲線的中心頻率偏高，并且帶寬增大。由[5]的理論分析可知，這是由于Y型微帶線和介質諧振器之間的空氣層所造成的。在仿真中，理想地認為介質諧振器和基板是完全吻合，無空氣層，但在實際加工測量時，由于介質諧振器表面的不平以及Y型金屬微帶線具有一定的厚度導致了基板和介質諧振器之間具有一定厚度的空氣層。

此空氣層會引起介質諧振器相對介電常數的減小，從而導致了中心頻率的偏高以及阻抗帶寬的增大。此外，由于基板FR4材料具有隨溫度的不穩定性，在溫度發生變化時，FR4板的介電常數會在4.2~4.6之間變化，也會使天線的頻率和帶寬產生變化。

（a）未放介質諧振器（b）放介質諧振器后

圖2天線實物圖

圖3天線的仿真和測試反射損耗曲線

圖4給出了圓極化介質諧振器天線的軸比曲線圖。可見，Y型微帶線饋電介質諧振器天線的軸比帶寬為53MHz,覆蓋頻率范圍為4.173to4.225GHz，在4.195GHz處為軸比最小值，達到了0.25dB。而實測的軸比頻帶發生了偏移，，頻率覆蓋范圍從4.187to4.237GHz，軸比最小值為0.8dB。由于單饋點實現圓極化的固有缺點，所得到的軸比帶寬比較窄。

圖4介質諧振器天線的軸比曲線圖

圖5給出了天線的計算方向圖，可見，在兩個主平面內，具有較寬的波束，而且具有很好的對稱性。該天線在工作頻帶范圍內，增益能穩定保持在5.6dBi以上。

圖5介質諧振器天線的方向圖

4結論

本文提出了一種對陶瓷材料的介質諧振器采用Y型微帶線饋電實現圓極化的方法。天線的體積小、結構簡單，僅由一個半徑為4.5mm的圓柱形介質諧振器及的基板所構成，并且只用通過調整Y型饋線兩個開路枝節的長度和寬度，便可以實現圓極化。采用Y型微帶線的饋電方法，不僅實現了圓極化，軸比的最低點達到了0.3dB，而且簡化了饋電網絡，獲得了6.8%的阻抗帶寬，比采用單根微帶線饋電[6]（阻抗帶寬為1%）的帶寬增大了6.8倍，適用于衛星通信的移動終端。