一种曲折L型探针馈电的双极化贴片天线端口隔离度研究

一种曲折L型探针馈电的双极化贴片天线端口隔离度研究

作者：李磊

来源：《科技视界》2014年第08期

【摘 要】本文提出了一种中心频率为915MHz的新型曲折L型探针馈电的双极化贴片天线结构，这种结构比传统的探针馈电结构有更好的端口隔离度。经过HFSS仿真软件仿真计算，其电压驻波比VSWR

【关键词】贴片天线；双极化；隔离度；曲折L型探针

【Abstract】In this paper， a dual-polarized patch antenna fed by a tortuous L-probe with the center frequency of 915MHz is proposed. This structure has a higher feed port isolation than the traditional L-probe. The proposed antenna is analyzed by HFSS. In the bandwidth （VSWR 【Key words】Patch antenna； Dual-polarization； Isolation； Tortuous L-probe 0 引言

双极化天线是在1996年的IEEE天线和传播年会上首次被列为一类研究课题的，它除了保留了微带天线体积小、重量轻、易共形、易于集成等优点外还具有其特有的优点，即：频率复用、收发一体化、极化分集和极化捷变。

正是基于双极化所特有的优点以及其所具有的的广泛前景，越来越多的人在从事这方面的研究工作。衡量双极化天线的指标除了传统微带天线的衡量指标如：增益、带宽、波束宽度、前后比外，更重要的性能指标是端口隔离度和交叉极化电平。当前研究最多的是馈电方法就是口径耦合馈电[1-2]，Vivek用实验验证了H型耦合槽可以得到较大的耦合量，根据这个理论文献[3-4]提出了在接地板上开H型槽给端口馈电，这种方法增加了带宽和隔离度。文献[5]在此基础上提出了将两个H缝隙改为T型缝隙，带宽和隔离度都有所提高，但是交叉极化特性一般。以上研究都是基于提高带宽，导致隔离度很难高于30dB。

本文在分析研究了现有的双极化微带天线馈电方式基础上，从提高端口收发隔离度和降低交叉极化电平出发，研究出了一种新型L型探针馈电的双极化微带贴片天线。 1 天线结构设计

该天线的结构如图1所示，由下往上看整个天线结构分为五层：第一层是长为LGND=250mm的方形金属接地板；第二层是厚度h2=10mm的空气层；第三层是边长为a=137mm的辐射贴片；第四层是边长为b=180mm，厚度为h1=2mm，介电常数为2.65的方形

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介质基板；第五层是L型探针末端的曲折微带条。具体参数如表1所示。第一层金属接地板和第四层介质基板之间采用塑料支撑柱支撑。探针的曲折微带条和辐射贴片分别位于介质基板上下两侧，能量通过L形探针传到曲折形微带条，并与下方的贴片耦合将能量辐射出去。这样设计有两点好处：一是贴片上方的介质基板可以起到天线罩的保护作用；二是这种曲折微带条结构可以增加端口间隔离度。 2 天线仿真与结果分析

由图3可以看出该天线在中心频率915MHz点处，端口输入阻抗实部接近50欧，虚部感抗值接近于0亨，说明天线端口几乎达成匹配状态。从图4中端口S11曲线可以看出天线的中心频率在915MHz附近，在电压驻波比VSWR 3 结论

本文提出了一种中心频率为915MHz的新型曲折L型探针馈电的双极化贴片天线结构，并用HFSS仿真软件对其主要参数进行了仿真计算。本文改进了传统的L形探针馈电方法，采用了曲折微带条作为同轴线末端馈电结构结构，采用这种结构可以较大程度上提高双极化天线两端口间隔离度。实验测量表明，这种新型结构的双极化天线驻波比VSWR

随着科技的快速发展，在小型化，多频段，宽带宽，高隔离，低交叉极化等方面对双极化天线提出了更高的要求，所以接下来的工作中，我们还可以在小型化和带宽方面对该天线做进一步的改进。 【参考文献】

[1]F.Rostan， W.Wiesbeck. Design considerations for dual polarized aperturecoupled microstrip patch antennas[J]. IEEE Trans， 1995， Antennas Propagation， Vol.19， No.5： 2086-2089. [2]Xia J， Tan S H and Arichandran K. Dual aperture-coupled microstrip patch ante-nna with two superstrate layers for use in microsatellite systems[J]. Microwave and Optical Technology Letter， February 1999， Vol.20， No.4.

[3]李书杰，孙从武，鄢泽洪，张小苗.Ku波段宽频带高隔离双极化微带天线阵的设计[J].火控雷达技术，2005（34）：53-55.

[4]王泽美，潘雪明，鄢泽洪，张小苗.一种H形槽耦合的Ku波段宽频带天线[J].雷达学报与技术，2005，3（5）：318-321.

[5]Cao shi-chang， Le-Wei Li and etal. Daul-polarized Slot-coupled Planar Antenna With Wide Bandwidth[J]. IEEE Trans， on Antennas and Propagation， 2003，51（3）：441-448.

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[责任编辑：程龙]