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标题: 宽频带圆极化天线的优化设计 [打印本页]

作者: 520503 时间: 2014-1-7 16:50 标题: 宽频带圆极化天线的优化设计

关键字：圆极化天线 NSGAⅡ
1 引言
印刷结构的圆极化天线由于其低剖面、易加工、可共形、馈电简单、重量轻的特点，受到人们的关注。然而早期的印刷圆极化天线的频带很窄，且多采用单向辐射的贴片类天线。近年来，为适应移动通信手机对天线双向(全向)辐射的需要，已发展了多种技术以改善圆极化轴比和阻抗匹配的公共频带。例如能达到法向圆极化轴比3dB和回波损失-10dB指标的天线有：CPW馈电的方形宽缝单元(18%)微带馈电的环形缝单元(10.5%)，CPW馈电的不等长十字条带加载的方形宽缝单元(12.4%)；CPW馈电的环加载圆形宽缝单元(16.6%)；微带馈电的方形宽缝单元(22.2%)；微带L形馈电的圆形宽缝单元(38%)。其中，仅[1]在高性能圆极化轴比1dB的指标下达到13%的较宽频带；之外的天线总是阻抗匹配的频带宽于并包含了圆极化轴比的频带。

本文旨在采用微带线馈电的宽缝天线获取更宽的高性能法向圆极化轴比频带。虽然CPW馈电的印刷天线通常要比微带馈电的拥有更宽的频带，但是微带馈电不在辐射平面内而拥有较多的调节自由度、且容易设计馈电网络。为了实现圆极化，在宽缝内特定位置加载特定长度的条带，经优化设计达到了法向圆极化轴比1dB的18.5%频带，且反而宽于阻抗匹配的频带，其公共频带为13.9%。

2 天线的结构与原理

天线结构（图1）印刷在介电常数εr=2.2，厚度1mm的基片上表面，由L×L方形接地板上半径为r的圆形宽缝、及伸出其边缘的三个条带组成，条带取向分别平行于y轴、与x轴呈±45°角，长度分别为l1,l2,l3，宽度都取w。印刷在基片下表面的50W微带线宽度为w0，沿x向伸入圆缝的长度为l0。

沿x轴伸入宽缝的馈线与沿y向的条带1可构成法向圆极化波。适当调整l0、l1和r，利用仿真软件AnsoftHFSS10.0进行分析和优选，所得3dB轴比的频带仅为8.1%、而1dB轴比的频带很窄(图2的???曲线)。若添加±45°的条带2和3，对l0、l1、l2、l3和r再次优选，所得3dB轴比的频带扩大至36.7%、1dB轴比频带达10.2%（图2的实线），其原因似为两对正交条带所形成圆极化频点的参差组合。

然而，馈电微带对条带1所产生的耦合，势将受条带2的插入而削弱，由图3仿真的电流(f0=2.5GHz时)时序分布图可见：条带1上的电流在任何时刻都很小。由此试图省略条带以简化结构，但轴比频响却骤然恶化(图2的○○○曲线)，因而不能省略。

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