超宽频带圆极化微带天线阵列的设计

第31卷　第1期

　2009年1月

现代雷达Vol.31　No.1

ModernRadar　Jan.2009

中图分类号:TN821.1;TN822.8

文献标识码:A

文章编号:1004-7859(2009)01-0066-03

天馈伺系统

超宽频带圆极化微带天线阵列的设计

李　中,王光明,高向军

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(1.防空兵指挥学院,　郑州450052)(2.空军工程大学导弹学院,　陕西三原713800)

摘要:提出了一种多层结构的宽带圆极化辐射单元,该单元采用上下2个贴片切角和空气层的层叠结构,实现了天线的宽带圆极化和宽带匹配特性。在此基础上,利用圆极化天线阵的宽带馈电技术,设计了一种超宽频带四元组合圆极化微带天线阵。经过仿真计算,天线工作于C波段时,阻抗带宽和3dB轴比带宽分别达到了41%(VSWR<2)和34%,其带宽对一般的圆极化微带天线有大幅度的增加。该超宽频带的圆极化天线在通信、。关键词:微带天线;圆极化;超宽频带

Designofthe2ization

Array

Guang2ming,GAOXiang2jun

2

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AirForcesCommandCollege,　Zhengzhou450052,China)(2.issileInstituteofAirForceEngineeringUniversity,　Sanyuan713800,China)

Abstract:Onekindofmultilayerbroadbandcircularpolarizedradiationelementissuggestedinthispaper,whichadoptsalayeredstructurewithtwopatchesoftruncatedcornerswithairin2between.Thusthewide2bandcircularpolarizationandwide2bandmatchisrealized.Basedonthese,usingthebroadbandfeedingtechnique,anultra2broadbandcircularpolarizationmicrostripantennacomposedoffourelementsisdesigned.Throughsimulation,theantennawouldhave41%(VSWR<2)impedancebandwidthand34%3dBaxialratiobandwidthrespectively,whichisincreasedlargelyincomparisonwiththeconventionalcircularpolarizationmicrostripantenna.Suchultra2broadbandcircularpolarizationmicrostripantennacanbeusedwidelyincommunication,radarfields.

Keywords:microstripantenna;circularpolarization;ultra2broadband

0　引　言

圆极化天线具有一些显著的优点:任意线极化的

来波都可以由圆极化天线收到,圆极化天线辐射的圆极化波也可以由任意极化的天线收到;圆极化天线具有旋向正交性,圆极化波入射到对称目标反射波变为反旋向等。正是由于这些特点使圆极化天线具有较强的抗干扰能力,已经被广泛地应用于电子侦察和干扰,

[1]

通信和雷达的极化分集工作和电子对抗等领域。

微带天线具有体积小、剖面薄、重量轻、易共形等独特的优点。然而,微带天线是谐振式天线,其Q值高、频带窄,普通的微带天线其相对带宽通常只有1％～6％。展宽频带已经成为圆极化天线设计中需要解决的关键

[2]

问题。至今为止,多数文献只着眼于扩展天线的阻抗带宽,没有涉及到天线的圆极化性能。本文提出了一种

通信作者:李中收稿日期:2008207220　　修订日期:2008210216

双层结构的宽带圆极化切角方形贴片单元。

1　圆极化单元的设计

该圆极化辐射单元,采用3层介质基板,上下2辐

射元均采用方形倒角贴片,通过调整中间的空气层厚度、上下2层贴片的相对尺寸以及倒角大小可以获得较好的阻抗匹配特性和圆极化特性,其结构如图1所示。上下2层贴片同心层叠放置,均为正方形切角。下层贴片(贴片1)作为激励单元,其圆极化特性工作在高频端,上层贴片作为寄生单元(贴片2),谐振在低频段,当两者谐振频率适当接近时,便形成圆极化频带适当展宽的双峰特性结构。

在微带圆极化天线的设计中,介电常数较小的材料可以实现宽带宽角圆极化辐射,但是当前的介电材料的介电常数多在2以上,为此采用了这样的多层基板技术来改善。顶层和底层材料均采用硬度较高的聚

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