uhf圆极化微带天

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1、数字技术应用研究与应用UHF圆极化微带天线刘永霞(西安远方航空技术发展总公司陕西西安710089)摘要:利用经验公式和软件仿真相结合的方法设计UHF波段的圆极化双层微带天线。对双层微带天线的圆极化特性进行分析研究,得到比较好的轴比、增益和方向图。关键词:圆极化微带双层中图分类号:TN820文献标识码:A文章编号:1007-9416(2014)02-0051-02圆极化天线在无线电领域中有重要作用。由于圆极化波的特殊证两个端口的馈电电压等幅,相位差90°。为了展宽带宽所采用的双性质,使得收发天线间有很强的角度位置定位灵活性,并且能减小层微

2、带天线的结构如图1所示。d、d是介质基片,d是空气层。天线132信号的多径干扰。圆极化天线可以接受任意极化方式的来波,且辐的下层导体贴片为激励单元,上层导体贴片为寄生单元。上下两贴射波也可由任意极化天线接收,故电子侦察和抗干扰中通常用圆极片采用相同的形状,同心放置。这两个导体贴片形成了两个谐振回化天线。路,具有两个谐振频率。通过选择合适的介质基片、馈电位置、贴片微带天线是在带有导体接地板的介质基片上贴加导体薄片而形状、贴片距离,可以调整这两个谐振频率,是这两个频率适当接形成的天线,以其低轮廓、可与载体共形、馈电方式灵活、体积小等近,从而

3、形成频带大大展宽的双峰谐振电路。优点在天线开发应用中倍受青睐。按照电磁波极化方式,微带天线双层微带天线的结构十分复杂,要得到精确的分析结果,必须主要分为线极化和圆极化。UHF圆极化微带天线采用相位相差90°用严格的全波分析法进行分析。在实际的工程中,往往采用一些经的双馈电方式实现天线的圆极化,同时利用双层微带天线的原理展典公式初步确定天线的尺寸,获得天线设计的起点。宽天线的带宽,并提高天线的增益,使其满足指标要求。设激励单元和寄生单元的谐振频率分别为f、f。当贴片形状为12圆形,激励单元与寄生单元的半径分别为a、a时,其中,c为光速,则

4、1圆极化的实现12有:使用双馈电方式实现圆极化,极化电桥和天线背靠背相接,保1.841cf馈电点i2a…………………………………(1)eici贴1片2da2eiid3介质3aeiai1ln1.7726……………………(2)a2dicieid2介质2de1d1………………………………………(3)dddd…………………………………(4)e21231d1介质11110d2ciciei1………………………(5)ei22wi图1双层微带天线图2双馈圆极化时天线

5、图3微带天线驻波比图40.34GHz辐射方向图51数字技术应用研究与应用de2c2ddd123………………………………(7)r1r2r3根据上述公式,选择基片的介电常数、厚度,可以得到贴片的大小。通过计算,得到微带圆极化天线的尺寸如下:激励单元的谐振频率f=340MHz寄生单元的谐振频率1f=360MHz2介质1的介电常数r12.2介质2的介电常数r21介质3的介电常数r32.33介质1的厚度d120mm介质2的厚度d4mm介质3的厚度d10mm11贴片1的半径约为160mm贴片2的半径约为146mm2天

6、线仿真图2为两个正交馈电头馈电,相位相差90°时天线轴比。由此得出当单馈电时天线轴比大于28dB,采用两个正交馈电头馈电,相位相差90°时馈电时轴比变为1.2,实现了天线的圆极化辐射。电压驻波比如图3,从图中得出双层微带天线时驻波比小于2.5的带宽为图50.37GHz辐射方向图30MHz和6MHz段,根据天线多年的工程经验,在加工实现时,3dB的引入将使带宽满足指标要求。由仿真得到的微带圆极化天线增益及三维图如图4～图6所示。由图4,图5图6可以看出,天线工作在340MHz时,天顶角增益为3.5dBi,在仰角为±50°时,天线增益分别为

7、-0.73dBi和-0.85dBi。天线工作在370MHz时,天顶角增益为7.0dBi,在仰角为±50°时,天线增益分别为2.87dBi和2.17dBi。天线工作在400MHz时,天顶角增益为5.7dBi,在仰角为±50°时,天线增益分别为0.79dBi和0.94dBi。满足技术指标要求。3结语利用经验公式和软件仿真相结合的方法设计UHF波段的圆极化双层微带天线。使用双馈电方式实现圆极化,极化电桥和天线背靠背相接,保证两个端口的馈电电压等幅,相位差90°,实现天线的圆极化。双层微带展宽带宽,得到比较好的轴比、增益和方向图。参考文献[1]

8、张均,刘克诚,张贤铎,编著.微带天线理论与工程[J].国防工业出版社,1998.[2]李秀萍,等.多层微带贴片天线单元和阵列设计[J].电子与信息学图60.4GHz辐射方向图报,2002,24(8):112