一种新型微带贴片天线的优化设计
泉 州 师 范 学 院
毕业论文（设计）
题目 一种新型微带贴片天线的优化设计
物理信息工程 学院 电子信息科学与技术 专业 07 级 1班
学生姓名 何丽敏 学号 070303041
指导教师 余燕忠 职称 副教授
完成日期 2011年4月
教务处 制
1 一种新型微带贴片天线的优化设计
物理信息工程学院 电子信息科学与技术专业 070303041 何丽敏
指导教师：余燕忠 副教授
【摘要】：由于普通微带贴片天线效率低，为了提高贴片天线的效率，提出一种容易制作的新型微带贴片天线。用HFSS软件对它进行仿真，并对仿真的结果进行分析。与普通贴片天线进行比较，该天线提高了增益、降低了天线回波损耗。所提天线由于制作简单、性能优良，所以具有一定的实用价值。
【关键词】：微带贴片天线；HFSS；增益；回波损耗
2
目录
摘要 .............................................................................................................................................................................. 1
0. 引言 ...................................................................................................................................................................... 3
1. 微带天线的发展 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。
1.1概况 .................................................................................................................................................................... 5
1.2发展趋势 ............................................................................................................................. 错误!未定义书签。
1.2.1小型化 ......................................................................................................................................................... 4
1.2.2宽频带 ......................................................................................................................................................... 4
1.2.3多功能 ......................................................................................................................................................... 4
1.3应用 .................................................................................................................................................................... 4
2. HFSS仿真软件 ................................................................................................................................................... 5
2.1 HFSS仿真软件基本功能 ................................................................................................................................. 5
2.2HFSS仿真设计过程 .......................................................................................................................................... 5
3. 方案设计 .............................................................................................................................................................. 6
4. 普通微带贴片天线设计过程 .............................................................................................................................. 6
5. 正方形环缝的微带贴片天线设计过程 .............................................................................................................. 7
6. 圆形环缝的微带贴片天线设计过程 ................................................................................... 错误!未定义书签。
7. 两种环缝的微带贴片天线的性能比较 ............................................................................... 错误!未定义书签。
8. 总结 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。
致谢 ............................................................................................................................................................................ 19 3 参考文献 .................................................................................................................................................................... 19
英文摘要 .................................................................................................................................................................... 20
0. 引言
微带天线具有结构设计简单，容易制作，成本较低，体积较小，重量较轻，能与有源器件、电路集成统一的整体等优点[1]。微带天线在近二十年来得到了广泛的应用，已用于大约100MHz～100GHz的宽广频带上，包括卫星通信、雷达、遥感以及便携式天线电设备上，并在未来的二十年有更广泛应用的趋势。
但是在实际应用中，由于存在回波损耗，使得微带天线的效率不是很高，不适合阵列天线的应用。所以研究出增益高，回波损耗低的新型微带天线是非常有意义的。
1. 微带贴片天线的发展
1.1 概况
微带贴片天线是微带天线之中最常见的形式，是在七十年代初期研究成功的一种新型天线，如图1所示。微带贴片天线是在一个薄介质基上，其中一面附上金属薄层作为接地板，而另一面贴上一定形状的金属导体贴片。通常利用的是微带线或同轴线一类馈线进行馈电，使得导体贴片与接地板之间激励产生了射频电磁场，并且通过贴片四周与接地板之间的缝隙而向外辐射。它的基片厚度与波长相比相对来说一般很小，因而它能实现一维小型化。与常用的微波天线相比，它有以下一些优点：体积较小，重量轻，低剖面，能与载体共形，它制造简单，成本低；在电器上的特点是可以得到单方向的宽瓣方向图，它的最大辐射方向在平面的法线方向上，易于和微带线路集成起来，易于实现线极化或者圆极化。相同
宽带圆极化微带天线分析与设计
宽带圆极化微带天线分析与设计
一、本文概述
本文旨在深入探讨宽带圆极化微带天线的分析与设计。随着无线通信技术的飞速发展，天线作为无线通信系统的关键组成部分，其性能直接影响到整个系统的传输质量和效率。宽带圆极化微带天线作为一种重要的天线类型，具有宽频带、圆极化、低剖面、易集成等优点，因此在卫星通信、移动通信、雷达系统等领域具有广泛的应用前景。
本文将首先介绍宽带圆极化微带天线的基本原理和特性，包括其辐射机制、极化特性、带宽特性等。随后，将详细分析宽带圆极化微带天线的设计方法，包括天线尺寸的选择、馈电方式的设计、介质基板的选取等。在此基础上，将探讨影响天线性能的关键因素，如阻抗匹配、交叉极化、增益等，并提出相应的优化策略。
本文还将通过具体的案例分析，展示宽带圆极化微带天线在实际应用中的性能表现。通过对比分析不同设计方案下的天线性能，为工程师和研究者在实际应用中提供有益的参考。
本文将总结宽带圆极化微带天线的设计与优化策略，并展望其未来的发展趋势和应用前景。通过本文的研究，旨在为宽带圆极化微带天线的分析与设计提供理论支持和实践指导。 二、圆极化微带天线的基本原理
圆极化微带天线是一种能够在空间中产生圆形极化波的天线，它具有独特的电磁辐射特性，广泛应用于无线通信、雷达探测和卫星通信等领域。了解圆极化微带天线的基本原理对于其分析与设计至关重要。
圆极化波是一种电磁波，其电场矢量在空间中随时间旋转，形成一个圆形的轨迹。圆极化微带天线通过特定的设计和构造，能够在其辐射区域内产生这样的圆形极化波。这种波形的特性在于，无论接收天线的极化方式如何，圆极化波都能在一定程度上被接收，因此具有更好的抗干扰能力和更广泛的适用性。
圆极化微带天线的基本原理主要基于电磁场理论和天线辐射原理。它通过在微带天线的辐射贴片上引入特定的相位差，使得天线的两个正交分量产生90度的相位差，从而形成圆极化波。这种相位差可以通过在辐射贴片上刻蚀特定的槽口或引入附加的相位延迟线来实现。
一种非辐射边馈电的宽带双层微带贴片天线 详细教程讲解
一种非辐射边馈电的宽带双层微带贴片天线 详细教程讲解
1 引言由于微带天线具有低截面、轻重量、易加工等特点，这类天线在军事和民用领域的应用范围越来越广。特别是近年来SAR（合成孔径雷达）技术的快速发展，人们对微带天线提出了越来越高的要求，希望在一个天线上能同时获得宽频带、大扫描角、高效率、低交叉极化的性能，并且具有馈电简单、易与馈电系统集成等多方面的优点。
微带贴片天线的馈电方式有多种，这其中以微带线共面馈电在结构形式上最为简单，同时组阵时易于实现与馈电网络的集成设计，应用较广。微带馈电的矩形微带贴片天线自报道以来成为应用最为广泛的微带单元形式之一。但此种矩形微带天线采用单层形式，带宽很窄（通常《3%），且馈电位置仅限于辐射边。随后，国内外的科技工作者对各类矩形微带天线作了大量的研究。为展宽工作带宽，介绍了一种辐射边馈电的双层微带贴片天线，其下层贴片为馈电元，上层导体贴片为寄生元，两层中间为低介电常数的介质层，该结构利用双谐振来展宽工作频带，此天线的最大工作带宽可达10%左右。
而则率先介绍了一种非辐射边共面馈电的单层矩形贴片天线，当该单元用于微带共面馈电阵列天线设计时可缩短馈电线的长度，简化馈电网络的设计，故其可用作高效微带阵列天线的设计，但其与普通单层矩形微带天线一样带宽较窄。最近，专利提供了一种针对辐射边馈电双层矩形微带天线的交叉极化抑制技术，其方法是在上、下辐射贴片上同时开4个或4个以上缝隙，缝隙的取向与天线极化方向一致，通过抑制交叉极化的模式电流达到抑制天线单元交叉极化的目的。
将上述多种技术相结合，本文介绍了一种非辐射边馈电的新型双层微带贴片天线，并对该天线的性能特点及其在阵列中的应用情况进行了研究。
2 单元结构及仿真测试结果天线单元的结构组成如图1，为实现宽带工作采用与普通双层微带贴片天线相同的结构形式，整个天线主要由馈电微带板层、泡沫层、寄生微带板层及接地结构板四部分组成。其中馈电微带板上蚀刻有馈电贴片与馈电微带线，寄生微带板上蚀刻有寄生贴片，为对寄生贴片起保护作用，图中寄生元贴片采用倒置结构。
一种新型双频微带天线的设计与仿真
喇魄 电子测量技 ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩＣ 术 ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ 第３卷第８期 ２００７年８月
一种新型双频微带天线的设计与仿真
葛 琳赵惠玲沈楠
（西北工业大学电子信息学院西安７１００７２）
摘要：本文研究了一种新型结构的可同时工作在ｓ／ｘ波段的双频微带贴片天线。该天线的ｓ波段单元和ｘ波段
单元印制在同一层介质基板上，Ｓ波段单元是一在边长４０ ｎ 方形贴片内对称开出４个边长１２ ｎ 方形槽的“田”字
形贴片天线，４个边长为８ ｎ 的方形贴片对应布置于“田”字形贴片槽内。这种结构可以实现天线的孔径复用，有利
于减小天线的尺寸重量，便于设计制造。最后借助Ａｎｓｏｆｔ公司的Ｄｅｓｉｇｎｅｒ仿真软件对此天线进行仿真计算，讨论了
两种情况下天线的辐射特性。
关键词：微带天线；双频；孔径复用
中图分类号：ＴＮ ８２７ 文献标识码：Ａ
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｖｅｌ ｄｕａｌ・ｂａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ａｎｔｅｎｎａ
Ｇｅ Ｌｉｎ Ｚｈａｏ Ｈｕｌｌｉｎｇ Ｓｈｅｎ Ｎａｎ （ＳｃｈｏｏＩ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００７２）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａ ｎｅｗ ｄｕａｌ－ｂａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ａｎｔｅｎｎａ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｏｐｅｒａｔｅ ａｔ ｓ／ｘ Ｂａｎ＆Ｉｎ ｔｈｉｓ
ａｎｔｅｎｎａ，ｂｏｔｈ Ｓ－Ｂａｎｄ ｐａｔｃｈ ａｎｄ Ｘ－ｂａｎｄ ｐａｔｃｈｅｓ ａｒｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｓｉｎｇｌｅ－ｌａｙｅｒ．Ｓ－ｂａｎｄ ｅｌｅｍｅｎｔ ｉｓ ａ ｓｑｕａｒｅ ｐａｔｃｈ
ｗｉｔｈ ｆｏｕｒ ｓｑｕａｒｅ ｓｌｏｔｓ ｏｎ ｉｔ，ｗｈｉｌｅ Ｘ－ｂａｎｄ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｈａｖｅ ｆｏｕｒ ｓｑｕａｒｅ ｐａｔｃｈｅｓ，ｗｈｉｃｈ ｐｌａｃｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｓｌｏｔｓ．Ｔｈｉｓ
一种宽频带圆极化微带贴片天线设计
一种宽频带圆极化微带贴片天线设计
万 涛
（中国电子科技集团公司第２Ｏ研究所，西安７１００６８）
摘 要：利用双馈点法设计了一个覆盖ＧＰＳ和ＧＬＯＮＡＳＳ频段（１５７０ＭＨｚ～１６２０ＭＨｚ） 的宽频带圆极化微带贴片天线。与传统单馈点圆极化贴片天线相比较，这类天线将辐射贴片
与馈电网络集成在一起，可获得令人满意的阻抗及轴比带宽。在１．５７５ＧＨｚ和１．６１０ＧＨｚ时
的实测天顶方向轴比均小于１．５ｄＢ，增益均大于４ｄＢ。该天线性能较好，加工调试简便，在卫
星导航等领域具有广阔的应用前景。
关键词：宽频带；圆极化；贴片天线；卫星导航 中图分类号：Ｐ２２８ 文献标志吗：Ａ 文章编号：１００８—９２６８（２００８）０４—００５９－０４
１ 引言
近年来，微带天线由于具有尺寸小、成本低、重 量轻、易于共形、便于获得圆极化等优点，在移动通 信和卫星导航等领域获得了广泛的应用。但是传统
圆极化微带天线的阻抗带宽及轴比带宽较窄，是其
技术发展的一个主要瓶颈［１ ］。目前，军用及民用
通信、导航系统对天线工作频率范围要求较宽，很多
微带天线因不满足这一技术要求而被弃用。
用单片微带贴片天线实现圆极化辐射，可有两 种设计方法：单馈点法和多馈点法。其中单馈点圆
极化贴片天线结构简单、无需额外的馈电网络，但是 其驻波和轴比带宽很窄（通常轴比带宽只有１％左
右），并且在试验中很难调整。而用多馈点法设计， 将辐射贴片与馈电网络集成在一起，可获得令人满 意的阻抗及轴比带宽［２ ］。
利用双馈点法，采用多层微带结构，将馈电网络 用两个探针直接给贴片馈电，通过仿真分析设计了
一个覆盖ＧＰＳ和ＧＬＯＮＡＳＳ频率（１５７０ＭＨｚ～ １６２０ＭＨｚ）的宽带圆极化贴片天线，这种天线结构
紧凑、便于加工，远场测试结果符合设计要求。
２设计原理
常见的单馈点圆极化贴片天线结构简单、无需
额外的馈电网络，但是其驻波和轴比带宽均很窄，并
且在加工试验中很难调整。本文是采用双馈点法，
基于缝隙耦合的微带天线设计
基于缝隙耦合的微带天线设计
摘要：能够同时适用于射频识别、全球微波无线互联网和无线局域网这几大主流物联网通信技术标准的宽频天线的设计要求越来越高，比如体积小、成本低等，而微带天线体积小、剖面低且可集成化程度高，适合大批量生产，但其频带较窄，使用范围受到限制。为此，提出了一种紧凑型宽频带微带贴片天线。该天线引入了L型缝隙和三角形缝隙，仿真结果表明，天线－10dB阻抗带宽可达到100%，其工作频带为1．5GHz～4．3GHz;轴比带宽为3．4GHz～3．8GHz，圆极化带宽为11%;在该范围内的增益都在3dB以上;整个工作频带范围内都实现了宽频带、高增益等特性，适用于射频识别、蓝牙、WLAN等频段。
关键词：宽频带;微带贴片天线;增益;圆极化
引言
近年来，随着无线电技术的迅猛发展，对天线的要求越来越高，既需要天线高增益、宽频带，还要求具备剖面低、重量轻、易制作等特点。当前无芯片射频标签正逐渐兴起。频率编码容量大的无芯片标签工作的频率范围很宽，对标签阅读器的天线提出了更宽频带的要求。微带天线因为其固有的窄带宽的特点，导致其应用大大地受到限制。为了拓展微带天线的带宽，1984年，Pozar首次提出了缝隙耦合馈电微带天线，该天线隔离了馈电网络与辐射贴片，降低了馈电网络杂散波对辐射贴片的影响，克服了传统馈电方式带来的电感效应。用缝隙耦合馈电的方式来拓展带宽，工程师们做了大量的卓有成效的工作。
1结构分析
1.1天线结构设计
按照结构特征分类可以把微带天线分为微带贴片天线和微带缝隙天线。从以往的研究来看，不同的贴片形状也会影响天线的阻抗带宽。常用的贴片形状为矩形、正方形、圆形、三角形或者其他，通常会在这些图形的基础上做一些更加复杂的变化，以此改变天线的工作带宽、波束宽度、增益、轴比特性、圆极化等，来满足实际应用的需求。本次设计的宽频带天线最终整体结构如图1所示。该天线对贴片的缝隙大小以及位置进行设计修改，整体包含三个部分，分别为顶层辐射金属贴片层、中间介质基板、底层接地板金属贴片层。天线所用介质基板的材料为FＲ4环氧树脂，其相对介电常数为4．4，介电损耗为0．02。其中，介质基板的长为50mm，宽为45mm，厚度为1mm;顶层矩形贴片的尺寸为25．8mm×27mm，与贴片相连的馈线长度为16mm;为了展宽天线的工作带宽，在馈线与辐射贴片的连接处增加了一个尺寸为2．1mm×5mm的小矩形贴片;接地板的尺寸为16mm×45mm。图2中列出了该天线结构中顶层矩形贴片的设计过程，图中描述了天线引入缝隙的位置、大小以及形状的变化。
微带贴片天线阵列的研究与设计
微带贴片天线阵列的研究与设计
随着无线通信技术的快速发展，天线作为无线通信系统的重要组件，其性能和设计受到了广泛。微带贴片天线作为一种常见的平面天线，具有体积小、重量轻、易于集成等优点，被广泛应用于现代通信系统中。本文将重点探讨微带贴片天线阵列的研究与设计。
微带贴片天线的基本原理是利用微带线来传输信号，并在贴片表面形成电磁场，从而实现电磁波的辐射和接收。微带贴片天线的应用范围广泛，如移动通信、卫星通信、雷达等领域。为了满足现代通信系统的需求，微带贴片天线阵列的研究与设计成为了关键。
微带贴片天线阵列的研究与设计方法包括理论分析、实验测试和数据分析。理论分析是研究微带贴片天线阵列的基础，通过建立模型来分析天线的辐射特性和性能参数。常用的分析方法包括电磁场理论和有限元法等。实验测试是研究微带贴片天线阵列的重要环节，通过测试数据来验证理论分析的正确性。实验测试包括天线性能参数的测量和辐射特性的测试等。数据分析是对实验测试结果进行处理和解释的过程，通过对比不同数据来优化天线阵列的设计。
实验结果表明，微带贴片天线阵列具有优良的性能特点和优势。微带贴片天线阵列的辐射性能较强，能够实现方向性和增益的控制。微带贴片天线阵列的带宽较宽，有利于实现多频段通信。微带贴片天线阵列易于集成和制造，具有较低的成本和较高的可靠性。这些优点使得微带贴片天线阵列在未来通信领域中具有广泛的应用前景。
本文通过对微带贴片天线阵列的研究与设计，总结了其性能特点和优势，并指出了微带贴片天线阵列在技术创新和应用推广方面的意义。微带贴片天线阵列作为一种重要的平面天线，具有广泛的应用前景。在未来的研究中，可以进一步探索微带贴片天线阵列的高效设计和优化方法，提高其性能和可靠性，以满足不断发展的无线通信需求。
随着无线通信技术的快速发展，天线作为通信系统中关键的组成部分，其性能和设计受到了广泛。特别是高性能宽带双极化微带贴片天线，其在无线通信领域具有广泛的应用前景。本文将围绕高性能宽带双极化微带贴片天线的设计进行深入研究，旨在为未来无线通信领域提供高性能的天线解决方案。
实验一：微带天线的设计与仿真
实验一：微带天线的设计与仿真
一、实验步骤、仿真结果分析及优化
1、原理分析：
本微带天线采用矩形微带贴片来进行设计。
假设要设计一个在2.5GHz附近工作的微带天线。我采用的介质基片，
εr= 9.8, h=1.27mm。理由是它的介电系数和厚度适中，在2.5GHz附近能达到较高的天线效率。并且带宽相对较高。
由公式：2/1212rrfcW=25.82mm
贴片宽度经计算为25.82mm。
2/11212121whrre=8.889；
8.0/258.0264.0/3.0412.0hwhwhlee l=0.543mm；
可以得到矩形贴片长度为：
lfcLer22=18.08mm
馈电点距上边角的距离z计算如下：
)2(cos2)(cos2)(501022zRzGzYerin
22090WRr（0W条件下）
得到：z=8.5966mm
利用ADS自带的计算传输线的软件LineCalc来计算传输线的宽度，设置如下：
计算结果：在这类介质板上，2.5GHz时候50Ω传输线的宽度为1.212mm。
2、计算
基于ADS系统的一个比较大的弱点：计算仿真速度慢。特别是在layout下的速度令人
无法承受，所以先在sonnet下来进行初步快速仿真。判断计算值是否能符合事实。
sonnet中的仿真电路图如下：
S11图象如下：
可见，按照公式计算出来的数据大致符合事实上模拟出来的结果。但是发现中心频率发生了偏移，这主要是由于公式中很多的近似引起的。主要的近似是下面公式引起
22090WRr（0W条件下）
因为计算的时候没有符合0W的条件（W=25.82mm，而λ0＝120mm，相对之下，它们间的差距不是非常大），因此会引起和事实的不符。
由于较为符合设想的结果，下面是本人利用ADS软件来进行天线的计算：
cst微带贴片天线仿真实验报告
cst微带贴片天线仿真实验报告
介绍
本实验旨在通过CST（Computer Simulation Technology）软件进行微带贴片天线的仿真实验。微带贴片天线作为一种常见的天线类型，在无线通信和雷达系统中得到广泛应用。本实验将对微带贴片天线进行设计、仿真和性能分析，为实际应用提供指导。
设计与建模
1. 设计要求
微带贴片天线作为一种通用天线，其设计要求取决于具体的应用场景。本实验中，我们将设计一个工作频率为2.4GHz的微带贴片天线，用于无线局域网（WLAN）应用。设计要求如下：
• 频率范围：2.4GHz±100MHz
• 阻抗匹配：输入阻抗为50Ω
• 带宽：达到-10dB带宽为100MHz以上
• 工作模式：偏振方向为垂直（竖直）
2. 设计步骤
步骤一：确定尺寸
根据设计要求，我们选择基板材料为FR4，其相对介电常数为4.4。根据微带贴片天线的理论公式，我们可以计算出电磁波在介质中的传播速度，从而确定天线尺寸。
步骤二：确定基本参数
根据设计要求，我们选择天线的工作频率为2.4GHz，那么根据传播速度和波长的关系，我们可以确定天线的波长，进而计算出天线的长度。 步骤三：确定天线结构
在确定了天线的尺寸和基本参数后，我们需要选择一种合适的天线结构。常见的微带贴片天线结构包括直缝贴片天线、T型贴片天线和L型贴片天线等。根据实验要求，我们选择了直缝贴片天线。
步骤四：优化设计
通过CST软件进行仿真实验，我们可以对天线进行优化设计。在仿真实验中，我们可以调整天线的尺寸、形状和位置等因素，以达到更好的性能指标。通过多次仿真和优化设计，我们可以找到最佳的天线参数。
3. 建模与仿真
步骤一：建模
在CST软件中，我们可以通过绘制几何结构来建模天线。根据前面的设计步骤，我们可以绘制出直缝贴片天线的几何形状。在建模过程中，需要注意几何结构的精度和尺寸的一致性，以确保仿真结果的准确性。
步骤二：设定边界条件和材料属性
一种新型小型宽带微带天线的设计
第３７卷第１０期 ２０１０年Ｉｔ）月 应 用 科 技 Ａｐｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＶｏＩ．３７．№．１０ ０ｃｔ．２０１０
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９—６７１Ｘ．２０１０．１０．０１４
一种新型小型宽带微带天线的设计
王雪敏，白 玉，杨晓冬，许波
（哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１）
摘要：随着ＷＬＡＮ与蓝牙技术的发展，２．４ ＧＨｚ频段越来越受到关注，因此，设计了一种新型的应用于２．４ ＧＨｚ 频段的天线．该天线结构紧凑，可以方便地植入无线通信设备中，有较强的实用性．它通过在矩形微带天线的辐射 贴片上加载窄缝隙和一些谐振单元，利用直接或间接耦合作用，来实现微带天线的小型化宽频带．其阻抗带宽达 到了８８５ ＭＨｚ（２ ０１０ ２ ８９９ ＭＨｚ，回波损耗小于一１０ ｄＢ），辐射方向图表明该天线性能较好，增益达到了６．７ ｄＢｉ． 关键词：微带天线；宽频带；小型化；回波损耗 中图分类号：ＴＮ８２２＋．８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００９—６７１Ｘ（２０１０）１Ｏ一００５７—０４
Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｎｅｗ ｓｍａｌｌ－ｓｃａｌｅ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｍｉｅｒｏｓｔｒｉｐ ａｎｔｅｎｎａ
ＷＡＮＧ Ｘｕｅ—ｒａｉｎ，ＢＡＩ Ｙｕ，ＹＡＮＧ Ｘｉａｏ—ｄｏｎｇ，ＸＵ Ｂｏ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ １ ５０００ １，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＷＬＡＮ ａｎｄ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅ ２．４ ＧＨｚ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄ ａｎｔｅｎｎａ ｉｓ ｇｅｔ— ｔｉｎｇ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ａｎｔｅｎｎａ ｕｓｅｄ ｉｎ ２．４ ＧＨｚ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ｉｓ ｃｏｍｐａｃｔ ａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ｅａｓｉｌｙ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｉｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅｓ，ａｎｄ ｉｔ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ． Ｉｔ ｌｏａｄｓ ｔｈｅ ｎａｒｒｏｗ ｇａｐ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｕｎｉｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｐａｔｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ａｎｔｅｎｎａ，ｕｓｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔ ｏｒ ｉｎｄｉｒｅｃｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｏｆ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ａｎｔｅｎｎａ．Ｔｈｅ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｉｓ ８８５ ＭＨｚ（２ ０１０～２ ８９９ ＭＨｚ，ｒｅｔｕｒｎ ｌｏｓｓ １ｅｓｓ ｔｈａｎ一１０ ｄＢ），ａｎｄ ｔｈｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｓｈｏｗ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ．Ｔｈｅ ｇａｉｎ ａｃｈｉｅｖｅｓ ６．７ ｄＢｉ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ａｎｔｅｎｎａ；ｂｒｏａｄｂａｎｄ；ｓｍａｌｌ—ｓｃａｌｅ；ｒｅｔｕｒｎ ｌｏｓｓ
一种星载SAR的新型双极化微带贴片天线
７２ 第２９卷第４期 ２００７年４月 现代雷达 Ｍｏｄｅｍ Ｒａｄａｒ Ｖ０１．２９ Ｎｏ．４ Ａｐｒｉｌ ２００７
一种星载ＳＡＲ的新型双极化微带贴片天线 翟国华，胡明春，李建新 （南京电子技术研究所， 南京２１００１３） 【摘要】 提出了一种适用于星载ＳＡＲ的新型双极化微带贴片天线。在孑Ｌ径耦合馈电基础上，采用同轴线到微带线 垂直过渡的方式，设计了一种新型双极化天线单元，在保持孑Ｌ径耦合贴片天线固有优点的同时，使得交叉极化、隔离度得 到很好改善，同时节约了阵中空间。该天线适合作为星载ＳＡＲ阵列天线单元。 【关键词】 合成孑Ｌ径雷达；垂直过渡；孑Ｌ径耦合；双极化微带贴片天线 中图分类号：ＴＮ８２１、ＴＮ９５９．７４ 文献标识码：Ａ Ａ Ｎｏｖｅｌ Ｄｕａｌ－ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ Ｐａｔｃｈ Ａｎｔｅｎｎａ ｆｏｒ Ｓｐａｃｅ－ｂｏｒｎｅ ＳＡＲ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ＺＨＡＩ Ｇｕｏ—ｈｕａ－ＨＵ Ｍｉｎｇ—ｃｈｕｎ－ＬＩ Ｊｉａｎ—ｘｉｎ （Ｎａｎｊｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－ Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００１３－Ｃｈｉｎａ） 【Ａｂｓｔｒａｃｔ】 Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｄｕａｌ－ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍｉｃｍｓｔｒｉｐ ａｎｔｅｎｎａ ｆｏｒ ｓｐａｃｅ－ｂｏｒｎｅ ＳＡＲ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎ－ ｔｅｄ．０ｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ａｐｅｒｔｕｒｅ－ｃｏｕｐｌｉｎｇ，ａｄｏｐｉｎｇ ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｃｏａｘｉａｌ ｌｉｎｅ ｔｏ ｍｉｃｍｓｔｒｉｐ ｌｉｎｅ。ｔｈｉｓ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｄｕａｌ－ｐｏ－ ｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｔｅｎｎａ，ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｈｅｒｅｎｔ ｍｅｒｉｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｌｏｔ－ｃｏｕｐｌｅｄ ｐａｔｃｈ ａｎｔｅｎｎａ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｒｏｓｓ－ｐｏ－ ｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｓａｖｅ ｇｒｅａｔ ｓｐａｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｒａｙ，ｉｔ ｉｓ ｖｅｒｙ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｔｏ ｂｅ ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ｃｅｌ１． 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】 ＳＡＲ；ｖｅｒｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ；ａｐｅｒｔｕｒｅ－ｃｏｕｐｌｅｄ；ｄｕａｌ－ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍｉｅｍｓｔｒｉｐ ｐａｔｃｈ ａｎｔｅｎｎａ ０ 引 言 合成孔径雷达（ＳＡＲ）天线在星载遥感卫星应用方 面具有若干优势…，而传统的单极化ＳＡＲ仅能获得地 面场景在某一特定极化下的目标散射特性。极化不 同，从目标散射波获得的信息也不同，双极化能够提供 两种主极化和两种交叉极化散射数据，从而增加了信 息内容，提高了识别性能，因此双极化ＳＡＲ能够同时 或准同时测量目标在不同极化下的散射特性，对发现、 识别目标起着重要的作用。此外，交叉极化ＳＡＲ成像 在大入射角时较重要。传统上ＳＡＲ天线采用的是缝 隙波导阵列 Ｊ，此项技术非常成熟，且缝隙设计可以 获得优良的极化性能及旁瓣抑制性能，双极化可用两 个波导阵列实现，但波导体积庞大且制造困难，尤其是 不适合星载应用。而微带天线以其质量轻、剖面低、易 于共形、易集成等优点，在现代雷达，特别是在机载、星 载雷达中有着更好的应用背景。所以在星载ＳＡＲ中 双极化微带天线成了优先考虑的选择，因此它的研究 有着重要的意义。 目前为止，双极化微带天线在国内外都有很大发 收稿日期：２００６－１２４）４ 修订日期：２００７－０３－１ １ 展。共面微带馈电 易于设计，但是寄生辐射大，带 宽窄，极化纯度差，一般只应用于要求不是很高而且必 须共面馈电的场合。现在大部分采用共面馈电与孔径 耦合馈电相结合的方法 ｊ，孔径耦合馈电，带宽宽，极 化纯度高，隔离度高 。这种方法实质是采用两副天 线，需要两套馈电网络，两个极化端口分别在两层且都 采用孔径耦合的天线阵 Ｊ，另外两个极化端口在同一 层且同是口径耦合馈电的天线 Ｊ，也具有广泛的应 用。孔径耦合天线有望在星载ＳＡＲ领域占一席之地。 本文采用孔径耦合馈电与同轴馈电相结合的新型 馈电结构，设计了一种可应用于星载ＳＡＲ的双极化微 带贴片天线单元。经计算，驻波比带宽１０％，交叉极 化一３２ ｄＢ，隔离度一２７．７ ｄＢ，重量轻，既保持了孔径 耦合贴片天线的优势，同时馈电同轴线垂直贴片，完成 孔径耦合微带线与同轴线垂直互连优化设计，易于工 程实现。 １ 设计原理与方法 １．１ 孔径耦合双极化微带贴片天线设计