一种可用于5G点对点通信的宽频双极化阵列天线_谢明英.pdf
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1、第 卷 第 期(总第 期)年 月火控雷达技术 .().收稿日期:作者简介:谢明英(),女,硕士研究生,工程师。研究方向为阵列天线技术。一种可用于 点对点通信的宽频双极化阵列天线谢明英 李晓峰 曾腾祥(桂林电子科技大学 广西桂林)摘 要:本文设计了一款高增益宽频双极化天线。该天线采用多层辐射贴片的结构,拓展天线的带宽,并用一对正交分布的微带线直接馈电在辐射贴片上,增强天线极化隔离度,形成双极化特性。通过设计馈电网络,组成阵列后实现良好的带宽与定向辐射特性,并且具有良好的端口隔离度和辐射极化纯度。实测结果表明,小于 的阻抗带宽为.(.),带内平均增益为.,全频段端口隔离度小于,主瓣方向上的主极化电
2、平与交叉极化电平相差,带内增益波动小于,具有良好的增益平坦度。该天线适合作为 通信系统中的天线单元,具有实用价值。关键词:;宽带;高增益;双极化阵列天线中图分类号:.文献标志码:文章编号:()引用格式:谢明英,李晓峰,曾腾祥.一种可用于 点对点通信的宽频双极化阵列天线.火控雷达技术,():.:.,(,):,.,.().(.),.,.,.:;引言随着科技不断发展,通信技术的大范围应用,点对点通信在信息传输中变得越来越普遍,点对点通信可成为基站间光纤连接的替代技术。点对点通信同时具备可移植性好、性价比高、回报快等优点。为实现 点对点传输,对天线的辐射特性也有不同的要求,例如三维方向图要具备类似铅笔
3、光束的特性,同时具有较高的增益、较窄的波火 控 雷 达 技 术第 卷束以及可观的隔离度,有利于实现,较好的传输精度与快速的响应速度。标准中,将 的总体频率划分为 与 两个区间,为 的频带,被称作 ,具有低频率、绕射能力强、覆盖效果好等优点,为当前 的主要频段。而 为 的频带,具有超大带宽、频谱纯净、干扰小等优点,是为 的扩展频段。本文设计的阵列天线具有高增益、窄波束等特性,工作频段(.)属于于 ,可较好地应用于 点对点通信。随着 技术的不断发展与更新,为了满足通信需求,现阶段天线的发展方向多为宽频化、多频化、双极化、小型化、隐蔽性、低成本等,此时微带贴片天线的剖面较低、重量较轻、结构简单体积小
4、,平面布局便于结合印刷电路技术大批量生产、易与电路集成兼容等特点,比较好地契合了上述发展方向,所以被广泛地应用于现代无线通信系统的实际天线设计中。本文所要介绍的阵列天线正是基于宽频化、双极化、小型化几个方向来开展研究。天线设计原理本文微带天线设计的要点是实现高增益、宽频带、双极化,为实现小型化,便于组阵,单元天线采用平面贴片结构,天线的频率由辐射贴片的尺寸确定。根据天线理论,基片厚度 通常远小于波长,使矩形贴片工作于靠近谐振处,获得实数输入阻抗。假设介质的介电常数为,工作频率为,根据经验公式可以计算出贴片的宽度 以及长度 为|()()其中,为光速;为介质内的导波波长;是有效介电常数。为增加带宽
5、,天线采用多层结构,在辐射贴片上方增加空气介质层、寄生贴片、辅助介质层,寄生贴片与辐射贴片形成电容加载效应,达到扩展阻抗带宽的目的。同时,寄生贴片与辅助介质层起到引向作用,提高单元天线增益。贴片单元设计天线由辐射贴片、寄生贴片、一对正交分布的微带馈线组成,如图 所示,其中图()为天线结构的三维图,寄生贴片与辐射贴片间高度为;图()为辐射贴片,辐射贴片长宽分别为、的正方形,馈线宽为,馈线两侧开有对称的缝隙,缝隙长宽分别为、;图()为寄生贴片,寄生贴片长宽分别为、的正方形,辐射贴片与寄生贴片均印制在介电常数.,厚度.的介质板上。本文选用直接耦合馈电,嵌入式的馈源有较好的平面性,容易刻蚀,通过改变嵌
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