宽带圆极化及超宽带印刷天线设计

摘要

随着现代雷达、电子对抗和无线通信等无线电技术的飞速发展和电子设备的不断升级，天线面临着越来越高的性能指标要求。现代天线不仅要具有宽频带和圆极化特性，而且要具有体积小、质量轻、易集成等特点。印刷天线采用电路印刷技术，具有体积小、重量轻、成本低、制造简单等众多优点，被广泛应用于无线电设备中。
　　本文针对现代无线通信应用，主要围绕宽带圆极化及超宽带印刷天线设计展开研究，利用基于有限元法的高频结构仿真软件Ansoft HFSS设计了两个天线，加工制作了天线模型，分别实现了超宽带线极化和宽带圆极化特性。本文的主要研究成果可概括为以下几个方面：
　　1．设计了一种超宽带印刷天线。通过在圆形辐射贴片上增加一个矩形贴片，从而在原有谐振频点附近形成了两个新的谐振频点，使该天线的阻抗带宽得到了较大的改善，实现了UWB频段的有效覆盖。实验结果表明，天线的阻抗带宽为11.66GHz(2.57-14.23GHz)，相对带宽为139％，且在整个工作频带内天线具有良好的辐射性能。
　　2．设计了一种宽带圆极化印刷天线。该天线采用不对称地板结构获得了幅度相等、相位相差90°的两个相互正交的电流分量，通过调节该地板的不对称程度，使该天线获得了较宽的轴比带宽。此外，通过在不对称地板上蚀刻一个小矩形槽，改善了天线的阻抗带宽，从而使该天线同时具有宽的阻抗带宽和轴比带宽。实验结果表明，该天线的阻抗带宽和轴比带宽分别为5.96GHz(4.06-10.02GHz)和2.64GHz(5.91-8.55GHz)，相对带宽分别达到85%和37%，且该天线具有良好的圆极化辐射特性。