低轮廓背腔天线的频带展宽技术

摘要

随着现代无线通信的飞速发展,人们对高速短距离无线通信的要求越来越高。作为一种高速无线通信链路的解决方案,宽频带技术备受重视。
　　 毫米波通信在未来无线通信中的地位会越来越重要。毫米波段与低频微波相比有诸多优势,它的可利用频谱范围宽,信息容量大,容易实现窄波束和高增益的天线,从而分辨率高,抗干扰性好。但毫米波段电磁波传播损耗很大,天线增益变得非常重要。整个系统来看,毫米波天线尺寸变得很小,天线小到可以和芯片集成,但由于集成天线辐射效率很低,增益也受到很大影响,对毫米波收发系统而言都变得不能接受。这方面的相关课题正在全球范围内广泛研究。本文基于低轮廓背腔天线结构,首先提出了两个60GHz应用的毫米波天线,工作频率57GHz-64GHz,第一种结构利用微带贴片和槽的双谐振结构,从天线增益来看,高频段附近增益较低,随后对结构做了一些改动,使其在整个工作频段内的增益都稳定在6.9dBi以上,辐射效率95％以上。第二种结构在贴片上开槽,利用CPW对槽馈电,两对L形槽组成两对磁偶极子辐射阵列,所以增益较高,在8.2dBi以上。同时采用蝶形窗口,配合SIW结构对表面波的抑制效果,很好地抑制了介质表面波,所以辐射效率也较高,匹配阻抗频带内达到95％以上。
　　 圆极化天线广泛应用在雷达和通信设备中,用来解决极化不匹配和由多径传输产生的干扰,双圆极化天线主要用来避免电波衰落损耗,实现频分复用,增大通信系统容量。本文基于低轮廓背腔交叉缝隙结构,利用分支线耦合器作为并馈网络,实现了轴比带宽显著展宽的双圆极化天线,天线较单端馈电圆极化天线的轴比带宽提高4倍,带内增益在5dBi,辐射效率70％以上,天线性能得到了测试结果验证。