现有双极化天线大都为微带天线或者波导缝隙天线。微带天线具有低剖面、体积小、易于集成等特点。但是随着天线使用频率提高,微带天线的介质损耗会变得越来越大,导致天线的辐射效率和增益降低[23]。而波导缝隙天线较微带天线的损耗低,具有更高的辐射效率和增益,并且能较方便地改善天线的副瓣电平,因此本文集中于研究X波段波导缝隙天线。80300
早在二十世纪四十年代,国外的一些学者就已经对波导缝隙天线进行了早期研究[1]。W。H。Watson 于1945年对波导缝隙天线进行了实验研究[2]。。A。F。Stevenson 于1948年建立了等效传输线模型,分析了缝隙归一化电导,取得了研究上的开创性进展[3]。但是,Stevenson的研究建立在较理想的条件上,与实际情况有差异。随后,A。A。Oliner采用变分法对缝隙进行了分析,在考虑波导壁厚的影响下计算出了波导宽边纵缝的电纳[4]。上世纪 七十年代到九十年代,波导缝隙天线理论取得飞速发展,众多学者不断提出一些经典理论,并在随后的研究中对这些理论进一步完善[5]。在之后的研究中,数值计算法被广泛使用来分析电磁场问题。1973年,T。Vu。Kuac 和 C。T。Carson使用了矩量法计算分析波导宽边纵缝和横缝,对计算电磁学的发展产生了深刻的影响[6]。其后B。J。Maxum 和 S。R。Rengarajan 对复合缝隙的辐射特性进行了研究。R。S。Elliott 对平面缝隙天线设计理论进行了较为系统的总结,在不考虑波导缝隙间耦合和壁厚的影响的前提下,提出了缝隙天线设计理论的三个经典方程[7-9]。近年来,国内外众多学者也从未中断对波导裂缝阵列天线的研究,在改善天线性能和扩展天线功能,新材料的应用等方面进行了许多研究。挤入二十一世纪之后,由于HFSS、CST等仿真软件的出现以及计算机性能的不断提高,对天线的仿真计算变得更加准准确,因此波导缝隙天线阵列的研究也出现了仿真方法。论文网
随后,在天线双极化性能研究方面,双极化波导缝隙天线的研究逐步发展起来,最早采用矩形波导窄边斜缝+宽边纵缝的两种缝隙来实现双极化。然而这两种缝隙形式的交叉极化特性都不太理想。尤其是窄边斜斜缝会引入与主极化正交的分量,交叉极化特性较差。若是将窄边斜缝改为窄边非斜缝,则缝隙辐射的就只有主极化电磁波,而不包含其正交分量。但是,非倾斜缝隙不能切割管壁电流,不能向空间辐射电磁波,所以就需要在波导内附加别的结构,改变波导中的电磁场分布和窄边管壁电流分布,产生向外的有效辐射。附加的结构可以是介质片或者是金属膜片,这种天线有比较好的交叉极化性能[21]。
2005年东京工业大学Jiro Hirokawa在文献[10]中提出了一种双极化平面天线,两个开有两种正交的45°线极化缝隙的波导阵列交叉指型地共享一个单层基本上的孔缝,但是这种天线为了避免栅瓣的出现牺牲了天线效率。2009年电子科技大学胡皓全教授提出使用+45°和-45°线极化天线线阵交错的组成而为天线阵列实现双极化天线[19],这种天线使用脊波导,采用后馈展宽带宽,如果和圆极化器相连可以方便地实现圆极化。此外,在单脊波导双极化缝隙方面,电子科技集团 38 所的汪伟博士提出了一种交叉极化性能较高的水平极化缝隙,利用单脊波导脊边电流分布与矩形波导窄边电流分布类似的特点,在单脊波导脊边开 V 字型双斜缝的形式来实现这种新型的水平极化缝隙,利用两条斜缝垂直极化分量相位相反相抵消来降低交叉极化[15]、[22]。14 年 Hirokawa 又提出了一种全并馈形式的双极化波导缝隙阵列天线,采用“十”字型缝隙单元实现辐射两种线极化,并且各缝隙单元间为并联馈电,有效提高了双极化波导缝隙天线的驻波带宽和增益带宽[11]、[22]。 双极化天线阵列设计研究现状:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_93383.html