２０１０年第２期 总第１１０期 通 信 对 抗 Ｎｏ．２ ２０１０ Ｃ０ＭＭＵＮＩＣＡＴ１０Ｎ ＣＯＵＮＴＥＲＭＥＡＳＵＲＥＳ Ｓｕｍ．１ｌ０ 一种宽带高隔离度双极化微带天线的设计 周军１，２，季绣宇 ，郭玉春１，２ （１．通信系统信息控制技术国家级重点实验室，浙江嘉兴３１４０３３； ２．中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江嘉兴３１４０３３；３．６１９０６，河北廊坊０６５００１） 摘要：设计了一种宽带高隔离度的双极化微带天线，天线的两个馈电端口分别采用了Ｈ型口径 耦合和容性加载Ｈ型口径耦合，在展宽带宽的同时提高了双端口隔离度，同时利用反射板使天线获得 较高增益。ＨＦＳＳ仿真和实测结果表明天线双极化端口的阻抗带宽（ｖｓｗｐ．＜２）达４０％，增益达到８ ｄＢ 以上，端口隔离度大于３３（１Ｂ，该天线可被广泛应用于双极化天线阵系统中。 关键词：微带天线；双极化；Ｈ型口径耦合；隔离度 Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｄｕａｌ—ｐＯｌａ ｒｉｚｅｄ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ Ａｎｔｅｎｎａ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ＺＨＯＵ Ｊｕｎ 一．ＪＩ Ｘｉｕ－ｙｕ３，ＧＵＯ Ｙｕ－ｃｈｕｎ ， ｆ１．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ，Ｊｉａｘｉｎｇ， Ｚｈｅｊｉａｎｇ３１４０３３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎｏ．３６Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＣＥＴＣ，Ｊｉａｘｉｎｇ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ ３１４０３３，Ｃｈｉｎａ； ３．Ｕｎｉｔ ６１９０６ ｏｆ Ａ，Ｌａｎｇｆａｎｇ，Ｈｅｂｅｉ ０６５００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｂｒｏａｄｂａｎｄ ｄｕａｌ—ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ａｐｅｒｔｕｒｅ—ｃｏｕｐｌｅｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ａｎｔｅｎｎａ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅ Ｈ—ｓｈａｐｅｄ ａｎｄ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｌｏａｄｉｎｇ ａｐｅｒｔｕｒｅ—ｃｏｕｐｌｅｄ ｆｅｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｗｏ—ｐｏｒｔｓ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｏｆ ＶＳＷＲ＜２ ｒｅａｃｈｅｓ ４０％．Ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ｇａｉｎ ｉｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ８ ｄＢ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ３３ ｄＢ ｉｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ￣ｅｑｕｅｎｃｙ ｒａｎｇｅｓ．Ｉｔ ｃａｎ ｂｅ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｄｕａｌ—ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ａｎｔｅｎｎａ；ｄｕａｌ—ｐｏｌａｒｉｚｅｄ；Ｈ—ｓｈａｐｅｄ ａｐｅｒｔｕｒｅ—ｃｏｕｐｌｅｄ；ｉｓｏｌａｔｉｏｎ １引言 无线通信系统的发展不断促进了天线技术的进步， 同时性能优良的天线将会大大提高通信系统的整体性 双极化天线馈电结构形式多样【ｌ＿２】，一般有微带馈 电、同轴馈电、电磁口径耦合馈电和混合馈电等四种，前 两种馈电方式端口隔离度较差；后两种馈电方式可实现 高隔离度，极化纯度较高。应用最广的是能通过双层或 能。双极化微带天线由于具有重量轻、体积小、成本低、 便于排阵等优点，能发射或接收两个正交极化的电磁 波，有利于频率复用或者收发同时工作，因此越来越受 到人们的重视。 者多层的口径耦合馈电结构来实现高隔离度双极化天 线，当前许多研究人员都采用这种馈电形式【３ｌ。 本文设计了工作于Ｃ波段的宽带高增益双极化天 线，为提高天线工作带宽和两端口之间的隔离度，天线 收稿日期：２０１０－０３—２６ 总第１１０期 周军，等：一种宽带高隔离度双极化微带天线的设计 ・５９・ 图５测试回波损耗和隔离厦 宽Ｈ端口达到３８．９％（３．９９～５．９２ＧＨｚ），Ｖ端口达到 ４２．５％（３．５～５．３９ＧＨｚ），在３．５５～５．４ＧＨｚ频带内双端口 隔离度最大达到６０ｄＢ，最小为３３ｄＢ。从图可以看出实 测结果要优于仿真结果，但趋势基本一致，这可能由于 介电常数和结构尺寸误差引起的。 图６天线增益 ｐ （ａ）Ｈ端ＩＳｌ （ｂ）Ｖ端口 图７ 中心频率测试方向图 天线增益和中心频率的Ｅ面和Ｈ面方向图如图６ 和图７所示。可以看出在工作频带（４．４～５ＧＨｚ）内，天线 增益都大于８ ｄＢ，前后比大于１７ｄＢ。方向图半功率波瓣 宽度Ｅ面和Ｈ面大约分别为６９．５６度和７７．２８度，基本 上满足设计要求。 ４结束语 本文设计了工作于ｃ波段的宽带高增益双极化天 线。为提高双极化端口之间的隔离度，设计采用Ｈ型口 径耦合馈电结构，改进Ｈ型耦合槽为电容加载Ｈ形槽， 提高了两端口隔离度。实测结果和仿真结果基本一致。 实测表明，该天线阻抗带宽约４０％，天线增益达８ ｄＢ以 上，双极化端口隔离度大于３３ ｄＢ，该天线可用做双极 化天线阵的天线单元。 参考文献： 【１】 梁仙灵．双极化微带天线阵与超宽带、多频段印刷天线 ［Ｄ］．上海：上海大学，２００７． ［２】钟顺时．微带天线理论与应用【Ｍ１．西安：西安电子科技 大学，１９９１． ［３】 ＢＭａｍｓ Ｃ Ａ．Ｍｏｄｅｍ Ａｎｔｅｎｎａ Ｈａｎｄｂｏｏｋ【Ｍ】．ＮＪ：Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ．２００８． 【４】 Ｗｏｎｇ Ｋ Ｌ．Ｃｏｍｐａｃｔ ａｎｄ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｍｉｃｒｏｓｔ唧Ａｎｔｅｎｎａｓ 【Ｍ】．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ：Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，２００２． ［５］ Ｇａｒｇ Ｒ． Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ Ａｎｔｅｎｎａ Ｄｅｓｉｇｎ Ｈａｎｄｂｏｏｋ［Ｍ】． Ｂｏｓｔｏｎ：Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ，２００１． 【６］ Ｈｉｍｄｉ Ｍ，Ｄａｎｉｅｌ Ｊ Ｐ．Ｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｓａｎｄｗｉｃｈ Ｓｌｏｔ Ｌｉｎｅｓ ｉｎ Ｆｒｏｎｔ ｏｆ Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｓｔｉｒｐ Ｕ】．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ， １９９１，２７（５）：４５５－４５７． 作者简介： 周 军（１９６７一），男，高级工程师，１９９０年毕业于成都电 讯工程学院电磁场工程专业，主要研究方向为有源天线、天线 宽带匹配电路、射频前端等。 季绣宇（１９８３一），女，助理工程师，２００３年毕业于 理工大学，主要研究方向为通信系统工程。 郭玉春（１９７４一），男，１９９７年本科毕业于西安电子科技大 学电磁场与微波技术专业，２００５年获西安电子科技大学电磁 场与微波技术专业工学硕士学位，２００９年获西安电子科技大 学无线电物理专业理学博士学位，发表学术论文６０余篇，其 中ＳＣＩ／ＥＩ检索２０余篇。目前主要研究方向为现代天线系统 理论与工程、射频／微波电路设计、新型电磁材料研究、计算 电磁学等。
