電端6、矩形地 板8以及接地連接線均蝕刻在介質(zhì)基板7的上表面上；接地連接線的寬度為1mm;
[0025] 如圖3-6所示，給出了天線在1. 7GHz表面電流歸一化分布示意圖，可以看出電流 主要分布在矩形調(diào)諧微帶條4附近和縫隙地板（指天線的前半部分，即前側(cè)30X60mm2的區(qū) 域，包括折疊段1、L型接地微帶條2和接地連接線）的前側(cè)，前者主要調(diào)節(jié)天線阻抗匹配， 后者主要調(diào)節(jié)天線的軸比特性，天線其它部分電流近似為零。當cot= 0°時，分布在L型 地板5右前側(cè)的主導電流沿一x軸分布；當《t= 90°時，分布在縫隙地板左前側(cè)和右側(cè)L 型接地微帶條2上的主導電流沿一y軸分布；當〇t= 180°或者〇t= 270°時，電流與 〇t= 0°或者〇t= 90°時幅度相等、相位相反。因此，電流在+z軸伴隨90°的時延呈 右手旋轉(zhuǎn)，即天線在+z( -z)輻射右旋（左旋）圓極化波。
[0026]小型化共面波導饋電寬帶圓極化微帶天線在矩形調(diào)諧微帶條4和右側(cè)L型接地 微帶條2之間存在較強的耦合，矩形調(diào)諧微帶條4在調(diào)節(jié)天線阻抗的同時對軸比也有一 定的影響，當矩形調(diào)諧微帶條4寬度w大于2. 5mm時，阻抗和軸比特性都變差。隨著Y型 微帶饋線3的左側(cè)分支長度1的增加（大于9_)，天線阻抗中心頻率向低頻移動，軸比在 1. 65-2. 1GHz的頻帶范圍內(nèi)小于3dB，然而軸比特性在高頻部分變差。天線軸比帶寬小于 阻抗帶寬，尤其是在低頻部分，因此，盡管天線的阻抗中心頻率還可通過增加Y型微帶饋線 3的長度來繼續(xù)降低，但軸比帶寬會進一步變窄，對于線極化天線可采用上述結(jié)論進一步實 現(xiàn)小型化。Y型微帶饋線3的右側(cè)分支對天線特性影響與左側(cè)分支一致，不再贅述。基于以 上考慮，w和1的最優(yōu)尺寸分別為2. 5mm、9mm。
[0027] 折疊段1使軸比中心頻率逐漸向低頻偏移，阻抗中心頻率幾乎保持不變。然而， 軸比的值對折疊段1的凹陷深度參數(shù)較為敏感：當m大于10mm時，軸比的值在高頻部分 (2. 15GHz)惡化劇烈；當n大于9mm時，軸比的值在1. 9GHz附近惡化劇烈。m和n的最優(yōu)尺 寸分別為l〇mm、9mm。
[0028]綜上所述，證實了共面波導饋電寬帶圓極化天線的軸比帶寬主要由L型接地微帶 條2調(diào)節(jié)，阻抗帶寬主要由Y型微帶饋線3調(diào)節(jié)。與此同時，當參數(shù)不劇烈變化時，天線特 性變化緩慢，比如在仿真中，當參數(shù)m由9. 5mm增大到10mm時，輻射方向圖、增益、前后比等 特性幾乎不變，表明天線能夠接納較小的加工誤差。
[0029] 如圖7-9所示，其中，-『妒為右旋圓極化，為左旋圓極化， -^羅=_°為右旋圓極化，一^為左旋圓極化?？梢钥闯龉裁娌▽ю侂妶A極化微 帶天線在兩個主平面內(nèi)具有較低的交叉極化，在1. 7-2. 1GHz的頻帶范圍內(nèi)低于一 17dB，與 此同時在較寬的波束范圍內(nèi)交叉極化也較低，顯示了良好的寬波束特性。當0 = 0°、9 =90°和0 =180°時，天線極化方式分別為右旋圓極化、線極化、左旋圓極化。方向圖不 對稱是由于不對稱Y型微帶饋線3和縫隙地板造成的。
[0030] AgilentN5230C矢量網(wǎng)絡分析儀測得輸入阻抗帶寬為88. 9% (1. 15-2. 19GHz)， 仿真與測試結(jié)果吻合較好，如圖10所示。天線軸比測試結(jié)果如圖11所示。測試軸比在 1. 53-2. 24GHz的頻帶范圍內(nèi)小于3dB，3dB軸比帶寬為80. 52%。測試軸比帶寬略小于仿真 軸比帶寬，兩者之間的差異是主要是由加工誤差、測試環(huán)境等因素引起的。
[0031] 測試增益在整個阻抗帶寬內(nèi)相對較低，最大增益為3. 37dBi(2GHz)，3-dB增益帶 寬為79. 36%。造成天線增益較低的因素有很多，比如：天線本身的電小結(jié)構(gòu)所占有的貼片 表面積較?。惠^高的損耗角正切（tan5 = 〇. 02);矩形調(diào)諧微帶條4和Y型微帶饋線3之 間的強耦合，如圖3-6所示，兩者的表面電流沿x軸反向分布，因此電場在遠區(qū)場有相互削 弱的效果；天線雙向輻射且波束較寬。
[0032] 仿真結(jié)果表明，天線在1. 7GHz還具備較寬的軸比波瓣，^=0°面和面3-dB軸 比波瓣寬度分別為100°和80°。9=90°面軸比波瓣寬度窄于p=0°面，主要是由于電流的 非對稱分布引起的。與此同時，軸比在上半平面（9 = 〇° )和下半平面（9 = 180° )附 近小于3dB，表明天線雙向輻射且具有良好的圓極化特性。
[0033] 本實用新型的天線交叉極化隔離度在整個工作帶寬內(nèi)相對較低，阻抗帶寬為 88.9% (1. 15-2. 19GHz)，3-dB軸比帶寬為 37. 7 % (1.53-2. 235GHz)，V>=〇° 面和 9=90。面 3-dB軸比波瓣寬度分別為100°、65°，適用于GPS等通信系統(tǒng)。
【主權(quán)項】
1. 一種共面波導饋電寬帶圓極化微帶天線，其特征在于：包括矩形的介質(zhì)基板（7)、設 置于介質(zhì)基板（7)上表面左下角處的L型地板（5)、設置于介質(zhì)基板（7)上表面左上角和右 下角的L型接地微帶條（2)以及設置于介質(zhì)基板（7)上表面中心處的Y型微帶饋線（3) ;Y 型微帶饋線（3)的下端延伸至介質(zhì)基板（7)上表面的下邊緣處形成饋電端（6);在Y型微 帶饋線（3)的下端右側(cè)一體化設置有矩形調(diào)諧微帶條（4);在Y型微帶饋線（3)的下端右 側(cè)設有與右下角的L型接地微帶條（2) -體化設置的矩形地板（8);饋電端（6)介于L型 地板（5)和矩形地板（8)之間，且在饋電端（6)左右兩側(cè)存在等寬的條形縫隙；在L型地板 (5)與矩形地板⑶之間沿介質(zhì)基板（7)上表面的左側(cè)邊緣、上側(cè)邊緣、右側(cè)邊緣以及下側(cè) 邊緣連接有接地連接線，且接地連接線在介質(zhì)基板（7)的左側(cè)邊緣、上側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣 處均設有折疊段（I) ;L型接地微帶條（2)的兩端分別垂直于所在頂角處的兩側(cè)邊緣，且介 質(zhì)基板（7)左側(cè)邊緣的折疊段（1)位于左上角的L型接地微帶條（2)與左上角構(gòu)成的環(huán)形 回路內(nèi)，介質(zhì)基板（7)右側(cè)邊緣處的折疊段（1)位于右下角的L型接地微帶條（2)與右下 角構(gòu)成的環(huán)形回路內(nèi)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的共面波導饋電寬帶圓極化微帶天線，其特征在于：Y型微帶饋 線（3)的右側(cè)分支長度為14mm，左側(cè)分支長度為6~9mm，左側(cè)分支和右側(cè)分支的寬度均為 3. Imm03. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的共面波導饋電寬帶圓極化微帶天線，其特征在于：矩形 調(diào)諧微帶條（4)的寬度為1. 5~2. 5mm，長度為13mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的共面波導饋電寬帶圓極化微帶天線，其特征在于：折疊 段（1)呈U形凹陷折疊，且左側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣處的折疊段（1)的凹陷深度為9~10mm，上 側(cè)邊緣的折疊段（1)的凹陷深度為8~9mm。
【專利摘要】本實用新型提供了一種共面波導饋電寬帶圓極化微帶天線，包括介質(zhì)基板、L型地板、L型接地微帶條以及Y型微帶饋線；Y型微帶饋線的下端延伸至介質(zhì)基板的下邊緣處形成饋電端；在Y型微帶饋線的下端右側(cè)設置有矩形調(diào)諧微帶條；在Y型微帶饋線的下端右側(cè)設有矩形地板；饋電端介于L型地板和矩形地板之間；在L型地板與矩形地板之間連接有接地連接線，且在介質(zhì)基板的左側(cè)邊緣、上側(cè)邊緣和右側(cè)邊緣處均設有折疊段；L型接地微帶條的兩端分別垂直于所在頂角處的兩側(cè)邊緣，且左側(cè)邊緣的折疊段位于左上角的L型接地微帶條內(nèi)，右側(cè)邊緣處的折疊段位于右下角的L型接地微帶條內(nèi)。該微帶天線在確保帶寬的條件下具備較小的體積，市場應用前景較好。
【IPC分類】H01Q1/38, H01Q1/48, H01Q1/50
【公開號】CN204760545
【申請?zhí)枴緾N201520566541
【發(fā)明人】易韻, 羅康, 段艷濤, 王依剛, 張波
【申請人】中國人民解放軍理工大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月30日