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基于微带天线的优良特性及圆极化天线的特殊应用,圆极化已成为微带天线的一个主要设计方向。本文以SIW(基片集成波导)类波导特性就圆极化微带天线的宽带化、低损耗阵列馈电两方面进行了研究和设计,具体工作和贡献如下:
(1)双贴片结构极化可调的宽频带圆极化天线的设计。利用HFSS电磁仿真软件,设计了三种基于45°线极化微带天线及枝节正交馈电网络/SIW正交馈电网络的宽频带圆极化微带天线,每一设计都是对前一设计性能的提升。其中SIW馈电的圆极化微带天线3dB轴比带宽超过了20%,且通过改变馈电端口,实现了LHCP-RHCP的调整。
(2)新型SIW-微带线变换器设计。基于SIW的优良的低损耗传输特性,本文提出了两种基于缝隙耦合的新型SIW到微带线变换器,仿真显示该变换器在12.5GHz附近-15dB回波损耗带宽约700MHz(5.5%),传输系数均在0.5dB以下。同时该变换器实现了两输出端口具有180°相位差,在一些低交叉极化天线馈电中具有很好的应用。
(3)SIW低损耗馈电的圆极化微带天线阵列设计。基于以上设计,设计了SIW低损耗阵列馈电网络,实现了该结构天线的阵列化,仿真结果显示,该天线-10dB阻抗带宽为超过了10%,圆极化带宽也超过了12%。
综上所述,本文设计的基于SIW馈电的圆极化微带天线实现了宽带化、极化可调整的目的。在此基础上,所设计的SIW低损耗馈电阵列也获得了良好的性能。这些对于宽带圆极化微带天线的多样性探讨、以及低损耗微带天线馈电网络技术发展都具有重要意义。