关于C波段双极化微带天线的低交叉极化与高隔离度设计的研究.pdf

简介：
本文针对C波段双极化微带天线的设计进行研究，重点探讨了如何实现低交叉极化和高隔离度，以提升通信质量。 在合成孔径雷达（SAR）系统中使用的天线阵列单元需要具备高隔离度和低交叉极化的特性以避免成像模糊问题。交叉极化指的是一个方向上的信号被另一个不同方向接收或发射的现象，而端口隔离度则指两个不同极化端口之间的隔离能力，即防止从一个端口泄漏到另一个端口的信号。 本段落介绍了一种用于C波段双极化的微带天线设计，旨在满足上述要求。这种平面天线由贴片、介质基板和接地板组成，并具有体积小、重量轻以及易于集成的特点。馈电方式包括探针馈电、口径耦合馈电等，每一种都有不同的影响。 本段落提出了一种基于混合激励的双层微带贴片单元设计，在10dB反射损失范围内（即5.1GHz至5.9GHz）覆盖了整个C波段雷达频谱。该天线在两个极化之间的交叉极化电平低于-37dB，端口隔离度也低于-43dB，并且方向图前后比大于20dB，增益稳定在9dB以上。 为了改善交叉极化的特性，贴片单元的形状设计至关重要。例如，在TM01模式下使用方形贴片可以提供更好的效果；而在TM11模工作时，圆形贴片可能会导致较高水平的交叉极化电平。此外，调整馈点位置虽然有助于降低交叉极化电平但可能会影响阻抗匹配。 在馈电技术方面，除了采用传统的耦合方法之外还可以通过改变槽形或使用混合馈电策略来提高隔离度和减少交叉极化的程度。例如，“T”字型的耦合槽设计能够增强端口间的隔离效果；而结合口径耦合与电容性耦合的方法则有助于在整个频带内保持高隔离度。 文章中提到的设计方法首先分析了贴片单元形状及馈电技术，然后通过数值仿真优化确定最终参数。结果显示方形贴片在交叉极化特性上优于圆形设计，并且天线的辐射可以通过电流元建模来解释。 该设计方案还具备结构紧凑的优点，便于扩展为大型阵列，适合用于相控阵和SAR雷达中的阵列单元。这项研究得到了科研基金的支持，表明它是当前微带天线设计领域的一个创新方向，在提高雷达系统性能方面具有重要意义。