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一种提高交叉极化隔离度的16元微带阵列天线

刘藤;罗勇;李莎莎;李旭哲

【摘要】在现代通信中,特别是卫星通信,有时需要比较高的交叉极化隔离度.对于

传统的微带阵列天线来说,由于其馈电网络与阵元均处于同一侧,不仅会产生互耦,影

响增益,并且交叉极化隔离度也不能满足广大用户的要求.在此提出一种新型的馈电

结构,旨在提高其交叉极化隔离度.从仿真中可以看出,交叉极化隔离度能达到40dB

以上,为实现更大型微带阵列天线网络做出一定的理论实践和工程指导.

【期刊名称】《现代电子技术》

【年(卷),期】2010(033)014

【总页数】3页(P114-116)

【关键词】微带阵列天线;交叉极化隔离度;馈源网络;开槽线

【作者】刘藤;罗勇;李莎莎;李旭哲

【作者单位】电子科技大学,四川,成都,610054;中国东方红卫星股份有限公司,陕西,

西安,710061;电子科技大学,四川,成都,610054;中国东方红卫星股份有限公司,陕西,

西安,710061;电子科技大学,四川,成都,610054

【正文语种】中文

【中图分类】TN823

0引言

微带阵列天线具有体积小，重量轻，制作简单，安装方便，容易与有源器件集成，

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外观美观，受环境影响小等优点，因此越来越受到人们的欢迎。目前，微带阵列天

线已经成功地用于机载雷达，卫星通信，移动通信和卫星电视等系统中。

关于微带阵列天线的馈电问题，前人已做了大量的工作。一般都是辐射片与微带线

馈源网络处于同一侧，如文献[1-2]所述。这种方式由于馈源网络本身会产生一定

的辐射，所以总的辐射场就是各辐射单元的辐射场与馈源网络辐射场的叠加。由于

馈源网络布线并不一定规则，这无疑会影响天线整体的交叉极化隔离度性能；同时，

由于微带线与辐射贴片存在有互耦，这样还会进一步使天线交叉极化隔离度性能降

低，影响主瓣增益[3]。在某些特定的应用场合(如卫星通信)，要求天线的交叉极化

隔离度性能是比较高的(30dB以上)[4]，对于一般阵元数目比较少的天线阵，还能

够满足要求，但是对于大型或者超大型阵列，以上的馈电方式就很难满足要求了。

关于抑制交叉极化隔离度的馈电方式，前人也做了大量的工作，如文献[5]所述，

文章中提到将辐射单元与馈源网络隔离的方式，能有效提高交叉极化隔离度；类似

的做法再如文献[6]所述；而文献[7]提出一种用开槽线耦合馈电的方式将能量耦合

给辐射单元，亦取得了良好地效果。本文在总结了前面优秀工作的基础上，提出一

种全新的馈电结构：天线辐射单元与馈源网络分别处于接地板两侧，通过接地板的

开槽线把馈源网络上的能量耦合到辐射单元上，通过HFSS软件仿真，得到了比较

好的结果，说明此种馈电方式确有比较好的提高交叉极化隔离度的作用，并为进一

步组建大型或超大型阵列做出指导。

1辐射单元

辐射单元采用嵌入式微带边馈贴片[8](如图1所示)，这样可以很容易地实现阻抗

匹配。对于介质基片厚度为h=1.5mm，天线工作的中心频率为f0=12.5GHz，

采用相对介电常数为εr=2.2的RogersRT/duroid5880介质作为基片，辐射贴

片宽度为：

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(1)

式中：c为真空中的光速。确定了宽度，就可以计算其相对介电常数为：

(2)

天线边缘引起的等效长度为：

(3)

所