论文部分内容阅读
全球定位、卫星通信和移动通信中的无线通信系统大量使用圆极化天线。同时,为满足各种各样的应用场景,个人移动设备呈现出小型化、紧凑型的发展需求。于是,为适应越来越小的设备体积,低剖面、紧凑型的圆极化天线设计显得极为迫切和重要。目前已有大量圆极化微带天线的研究,但是其中大多数设计存在着轴比带宽较窄的问题。因此,现在的关注热点集中在如何提高微带圆极化天线的轴比带宽之上。本文旨在设计出能嵌入到小型紧凑型移动设备中的圆极化天线,同时考虑到天线应具有低剖面和易于加工的特点,提出了基于简单结构的圆极化微带天线。加工和实验表明:所提出天线不仅体积紧凑,且极大的改善了轴比带宽和辐射特性。 首先,本文提出了一种改进型行波圆极化微带阵列天线。天线采用了4个圆极化双馈电单元,每个单元为带有2处切角的方形贴片。馈电采用微带线,这样使得辐射单元和馈电结构可以在同一面实现。天线的测试和仿真结果吻合,结果表明该阵列天线具有17% 的阻抗带宽、5.3%的3 dB左旋圆极化轴比带宽和6.3%的3 dB右旋圆极化轴比带宽,在圆极化带宽内具有10.5-12 dBi的增益、较小的旁瓣和30 dB的交叉极化。 然后,本文提出了一种宽带的双馈电的圆极化微带阵列天线。同样的,天线采用了4个一样的带切角的方形贴片,不同的是,单元的排列形式不是线性的,而是以2个1列排成2列的形式。这样的结构使得天线的-10 dB阻抗带宽提高到41.2%,左旋圆极化和右旋圆极化的3 dB轴比带宽分别提高到22.8%和23.9%。天线在5.5 GHz有13 dBi的最大增益,在轴比带宽内呈现较小的旁瓣和交叉极化。 最后,本文提出了一种方形的缝隙圆极化微带天线,可以进一步的改善带宽。天线由一个C形的贴片和在贴片四周的4个方形带线组成,仍采用微带线进行馈电。天线的宽带圆极化特性可以通过调节4个方形带线的尺寸来实现。测量结果显示:-10 dB阻抗带宽为2-16.7 GHz(约为157.2%),3 dB轴比带宽为8.2-15.7 GHz (约为62.2%)。在圆极化带宽内,增益为0.5到4.05 dBi。 全文的天线设计提供了详细的步骤,所提出的天线性能都给出了计算和实验的结果。