宽带磁电偶极子天线设计

摘要

通信系统的飞速发展离不开天线技术的支持。随着4G通信系统的普及和5G通信系统频率的确定与发布，通信系统更新换代越来越快的局面给天线技术的发展再次提出了新的要求:宽频带、低交叉极化、在工作带宽内有稳定的增益和方向图指标等。磁电偶极子天线以其优越的性能获得广大学者的关注，对磁电偶极子天线这种新型互补型天线的研究从未停下脚步。本文在现有技术的基础上结合相关文献对宽带磁电偶极子天线进行研究和设计。 论文的主要工作内容如下: (1)设计了一款具有简单馈电结构的磁电偶极子天线单元。将交叉偶极子天线的馈电方式进行优化并应用于磁电偶极子天线上，采用同轴线耦合馈电的方式替代传统Γ型馈线条带，实现了47％（驻波比小于1.5）的工作带宽(1.68GHz-2.71GHz)。在天线的工作带宽内增益稳定同时保持了良好的方向图指标，交叉极化较低。 (2)设计了一款宽带磁电偶极子天线单元。通过改进传统的Γ型馈线条带形成H型馈线条带进行馈电，同时采用印刷FR4基板代替传统铜材质的磁电偶极子辐射振子，水平电偶极子设计成八边形渐变结构，使天线获得了79.1％（驻波比小于1.5）的相对带宽覆盖1.56GHz-3.60GHz。为防止天线高频增益和方向图的严重恶化，天线采用有金属围栏的反射板，这种设计能有效改善天线增益和方向图的恶化。在整个工作频段内，天线具有稳定的增益，交叉极化较低，辐射方向图能保持良好的一致性和单向性。