基于微带天线而设计的圆极化微带天线同样也兼具微带天线的优点如易小型化等,然而由于微带天线本身的窄带宽使得圆极化微带天线的工作带宽也很窄。因此既能实现小型化又能获得较宽带宽的圆极化微带天线一直是其研究和发展的方向,许多国内外学者致力于此进行不断的研究改进,并获得很多成果。近年来,无线通信技术的飞速发展带动雷达、通信等领域向更高层次跃进,能工作于多频段或不同极化的天线倍受亲睐,因此双频/双极化微带天也是目前较为热门的研究方向[6]。25856
1 圆极化微带天线小型化技术和研究现状
以集成电路为核心的微电子技术的迅速发展以及大规模集成电路技术的应用使许多电子设备体积更小、重量更轻。但是,体积庞大并且重量不轻的天线在与其他设备集成时显得非常不协调,而且这种问题正日益突出亟待解决。具有很大应用前景的圆极化微带天线同样也需要较小的体积,而且实现小型化的方法有很多。近年来许多研究者也已研究并发表了很多关于小型化此类型天线的方法,其中最主要的方法是在贴片表面开槽。文献[7]中在天线贴片上开对称凹槽得到的辐射体较普通微带天线的面积减少50%;在文献[8]中在三角形贴片上开不等长的Y型缝;在文献[9]中在辐射贴片上开5个十字槽获得小型化的天线等。这种方法虽能得到较小尺寸的天线,但也有其缺陷(带宽和增益很低)。为了克服此问题,文献[10]和文献[11]从基底入手,分别使用有机高分子磁性材料基底和电抗性阻抗基底,文献[12]中在接地板也进行了开槽处理。总之,都是基于在贴片(或接地板)上进行开槽的改进,在得到小型化天线的同时在宽度或增益方面有一定的提高。论文网
2 圆极化微带天线宽频带技术和研究现状
微带天线是谐振式天线,其等效电路是一个高 (天线的品质因数)的谐振电路。 值很高会直接导致天线的频带窄。随着科学技术的飞速发展和新材料的不断出现,较宽频带的圆极化微带天线层出不穷。
经过研究人员的不断探索,已经出现众多能使圆极化微带天线的带宽提高的设计方案。其中最主要是由双层(一般要在两层之间添加空气层)或多层微带天线构成层叠结构,如文献[13]使用双层矩形贴片得到10%的 阻抗带宽且轴比特性良好。在这种结构的基础上还可以进一步改进,在文献[14]中天线用双层短路贴片,使用多点馈电以获得具有较宽波束的圆极化辐射,在得到15.9%的 的阻抗带宽的同时也对轴比带宽有一定的提高。缝隙耦合也是产生圆极化的一种方式,在文献[15]中以双层方形贴片为辐射单元,通过正交缝隙耦合馈电形成圆极化,在阻抗带宽上获得提升达到了22.5%,相应的轴比带宽也达到了16.2%。文献[16]中在单层微带天线进行改进,通过在微带贴片表面开圆弧形槽得到30.1%的阻抗带宽。另外,利用微带天线阵列也是改善带宽的有效方法。如文献[17]中提出的一种阵列天线,天线单元是方形切角贴片并且在接地板上开H形缝进行缝隙耦合馈电。该阵列天线除了展宽带宽外还大幅的提高了天线的增益。
3 双频/双圆极化微带天线研究近况
科技的不断前进,人们越来越希望所用的电子器件的功能更加的全面。圆极化微带天线也不例外,普通的单频或单极化工作的天线已经不能满足需求,能工作于多个频段或者不同极化的微带天线更具有应用前景。利用层叠结构的微带天线很容易实现双频段工作如文献[18]中就利用层叠结构实现双频工作并且通过表面开槽实现小型化;在文献[19]中使用层叠和分形结构设计能覆盖三个频带的微带天线。微带天线本身的频带很窄,工作于多个频段后如何满足各频段所需的带宽是研究的主要问题,文献[20]中利用在介质板的上下两层对称分步的哑铃型贴片分别辐射左旋圆极化波和右旋圆极化波,并通过添加寄生贴片改善天线的带宽,最后得到48%的工作带宽和13%的轴比带宽,且同时实现了小型化。文献[21]中也是利层叠结构,但是将两个矩形贴片反向的安置在上层基片的底面,获得双圆极化工作。
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