ku波段宽频带双极化微带天线阵的设计2

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1、2007全国天年会论文集Ku波段宽频带双极化微带天线阵的设计／王宇一姜兴1，李思敏2(桂林电子科技大学通信与信息工程学院，广西桂林541004；桂林电子科技大学校长办公室，广西桂林541004)摘要：综合运用了口径耦合的馈电方式、不同介电常数基片及双层贴片结构设计出一种用于Ku波段宽带微带天线单元。并由该单元组成了4单元微带天线阵，制作了实验模型。测量的结果表明，两端口VSWR

2、-polarizedMierostripArrayAntennaatKuBandWANGYu[1】．JIANGXin[I】．LISiminta]f，7．DeptofCommuniocationandInformationEngineering,GuilinUniversityofElectronicTechnoloigy,Guilin541004，China；2．OfficeofUniversityPresiden括，GuilinUniversityofElectronicTechnology,Guilin541004，China)Abstract：It

3、syntheticallyappliestothewaysofaperture-coupledfeeding．differentdielectricconstant’ssubstmteandthestackedpatchstructuretodesignaBroadbandandDual—polarizedMicrostripAntennaUnitatKuBand．AccordingtotheUnit。a4-elementarrayantennaismade．FrOmtheresultoftestingwithusingNetworkAnalyzers．

4、therelativeimpedancebandwidthoftwoports(VSWRIessthan1．5)numerateapart21％and20．7％，andisolationdegreeishigherthan17dB。whichisagreewiththesimulation．Keywords：KuBand，Broadband，Double-polarizedantenna．1引言了工作在12GHz一14GHz的2×2微带天线现代卫星通讯、散射通讯朝着大容量，阵。高速率的方向发展，在频谱资源利用率上双2口径耦合技术理论分析极化天线相对于传统

5、的单极化天线有着巨口径耦合技术相对于其他宽频带技术大的优势。而微带天线本身具有体积小、重有一个特别突出的优点：公共口径开在接地量轻、低面、能与载体共形等突出优点，使板上，使得馈电层与辐射层完全隔离，辐射之成为天线研究中的一个重要课题。本文综单元采用低介电常数基片以展宽频带，馈电合运用了口径耦合的馈电方式、不同介电常网络采用高介电常数薄基片以利于将场约数基片及双层贴片结构设计出一种用于Ku束在馈线内。波段宽带微带天线单元。并在此基础上设计口径耦合多层微带天线结构图如图1所6082007全国天年会论文集不：图1．口径耦合多层微带天线结构图在模型‘h21中，槽

6、线中心的阻抗为Z∥上面两层辐射贴片相对于槽线中心处的输入阻抗为z删，其导纳为yp。把^，开槽线相对于馈电中心的输入阻抗为Z枷，其导纳为‰，微带馈线终端开路，其长度为Z。能量从馈线到槽线以及槽线到辐射贴片的耦合，可以用两个理想变压器来表示，其等效电路如图2所示。考虑到馈线传输准TEM模，在馈线两边仅有X向电流，开在接地板上的槽线耦合到一部分能量，其能量转换比n，等于总的电流密度与流过缝隙电流密度之比：111=li／Wp。z-7．开路支苇图2．口径耦合微带天线等效电路图导纳分量EDf，可以由特征阻抗为Z。，波数为k。的两端短路的缝隙求出。第二个理想变压器的能

7、量转换比可由微带线上的缝隙引入的模电压变化量来计算。n2=AV／Vo(1)AV=IE。×HL-ds(2)式中，％为口径电压，E。为口径电场，S。为口径面积，Hi为微带线归一化磁场。考虑到长为Z。的短路枝节的影响(特征阻抗为Zc，波数为k1)，总的输入阻抗由下式得出：z蛔2磊；2i—jzccot(％)(3)3天线单元的设计天线阵单元采用双层贴片、双层馈电网络设计方案‘31，并两层馈电网络进行了改进，结构如图3所示。图3．改进单元其中端口1处的输入阻抗实部约为50Q，如果直接连接组阵，会使馈电网络尺寸过大，不利于提高增益，为了提高输入端口阻抗值并展宽频带，考

8、虑到单元尺寸，在此基础上采用了两节州4阻抗变换器将输入端口阻抗提高到100Q，同