一款基于超表面高增益圆极化微带天线的设计

田镇洋 张文梅

摘   要：文章设计了一款高增益圆极化微带天线，该天线是由16块微带贴片、中间层馈电线、介质基板以及馈电槽组成，通过镇洋同轴馈电的方式进行信号的传输。通过在微带贴片表面开槽，修改底部馈电槽的形状以及修改天线尺寸从而改善天线在增益方面的性能。

关键词：圆极化;高增益;同轴馈电

相对于线极化波而言，圆极化波能够抑制雨雾干扰，减小多径反射，具有很好的移动性，并且在发射和接收系统中，只要有一方应用了圆极化天线，那么接收天线任何旋向都可以接收到信号，有助于无线通信系统的应用[1]。但圆极化微带天线在某些方面存在着一定的劣势，例如频带较窄，主要是谐振式天线，性能受基片材料影响较大，单个微带天线功率容量较小，一般用于中小功率场合，大多数微带天线只能向半空间辐射，最大增益实际是受限制的[2-4]。

本文主要研究通过在微带贴片表面开槽，修改底部馈电槽的形状以及修改天线尺寸，从而改善天线在增益方面的性能。

1    天线结构分析

本文主要研究的是一款高增益的圆极化微带天线，是在已有研究基础上修改结构得到的[5]。相关研究的天线结构如图1所示，图2为原先天线结构中的结构平面。修改后的结构是由多层介质基板组成，且在最高一层介质基板上覆盖有16片表面开槽、属性相同的微带贴片。在两层介质基板中间有一条窄而长的微带线作为馈电线，底部的馈电槽由矩形修改为蝴蝶结形，再通过同轴馈电的方式向外辐射信号，表1为部分天线结构参数。

3    实验总结

可以看出改进后的天线模型在工作频段的效率要优于改进前的天线模型，改进前的天线在工频上的效率只为0.431 1，而改进后的天线在工频上的效率为0.602 5，相比略微有所改善。同时，可以看出改进后的天线模型在工作频段的轴比带宽要优于改进前的天线模型，改进前的天线在工频上的轴比带宽约为0.32 GHz，而改进后的天线在工频上的轴比带宽约为0.36 GHZ，并无太大差别[6]。

通過图3—6可以清晰地得知，通过在微带贴片表面开槽和修改底部馈电槽的形状可以极大地改善圆极化微带天线的性能。特别是在3.58 GHz的工作频率下，修改结构后的圆极化微带天线的实际增益比修改前的天线实际增益翻了一番，天线的性能得以极大地改善。同时，在轴比带宽、效率以及回波损耗方面其性能都有一定程度的改善。

4     结语

通过上述的仿真实验结果可以得知，本文中描述的高增益圆极化微带天线基本可以完成预定的设计要求，及改善圆极化微带天线在增益方面的性能，且在其他方面的性能也有所改善。

[参考文献]

[1]蒲洋.左/右旋圆极化可重构微带天线[J].微波学报，2010（S1）：181-184.

[2]王周海，王小陆，杨星华，等.有源可扩充阵列天线可重构方案设计[C].北京：全国雷达学术年会，2008.

[3]李建兰.基于免疫算法的方向图和频率双可重构微带天线[D].天津：天津大学，2010.

[4]单福琪，吕苗，高葆新.PBG用于MEMS频率可重构天线[C].贵阳：全国微波集成电路与移动通信学术年会，2006.

[5]姚旭，曹祥玉，刘涛.天线方向图可重构研究[C].成都：全国天线年会，2009

[6]HOLGER，RAEDER.可重构波束天线：有效应对流量挑战[J].中国电信业，2010（9）：70-71.