L波段高温超导圆极化微带天线地研究.pdfVIP

朱美红等：L波段高温超导圆极化擞带天线的研究 L波段高温超导圆极化微带天线的研究 朱美红t，曹必松1，张雪霞2，李伟华1，王宇杰I，李天博I，姚保纶2， 周岳亮3，何萌3，陈正豪3，刘铁军4 1清华大学物理系．北京1000842清华大学电子工程系，北京100084 3中国科学院物理所，北京J00080．‘航天总公司207所，北京100854 天线是航天通信中必不可少的元件。在航天通信中，如何减少天线的体积和重量， 是个必需要考虑的问题。就体积和重量而言，微带天线是一个最佳选择，但用普通金属制 成的微带天线，往往由于其损耗大而使其无法实用。在微波频段，高温超导(HTS)材料具 有极低的表面电阻，用它取代普通金属制成微带天线，就能克服损耗大这…缺点，因此高 温超导微带天线在航天通信中有着广阔的应用前景fJ。l。关_r高温超导微带天线的研究进 展，已有大量的文献报道{}”I。 根据航天部组织的“超导磁窗一超导天线”项目，我们需要提供性能优越的6GHz 和2GHzHTS圆极化微带天线。以往我们已对6GHz的超导圆极化微带天线进行了比较 系统的研究。本文以2GHz的HTS圆极化微带天线为目标，研究了2GHz敷铜板圆极化 微带天线及45GHz的HTS圆极化微带天线，为实际应用打下了有利的基础。 二、2GHz敷铜板圆极化微带天线 ’ Y x L 、微甜电阻 图1圆极化微带天线(括号里为HTs天线尺、J单位：mm) 自于敷钢扳uJ以很方便地得到，因此我们先研究2GHz敷铜板天线。 ·第四届全国超导薄膜与超导电子学器件学术会议论文集● 如图l，天线由3dB电桥、渐变线、微带辐射器组成。通过3dB电桥使输入信号变成 2个等幅、相位差为90度，从两个垂苴的方向送给辐射器，以实现天线的痢极化特性。3dB 电桥是以50Q匹配设计的，而辐射器的输入阻抗往往不是50Q，通过渐变线l!lJ百J实现它们 7，要求设计频率为2GHz。 之间的匹配。基片厚度为l5mm，介电常数ef为2 I天线设汁 根据基片的上述己知参数及所需频率，用清华大学电子系的TUCOM软件设计3dB电 桥，用矩量法计算辐射器的输／kin抗以确定辐射器的尺寸。 设计尺寸见图1，相应的3dB电桥的4个S参数特性见表1，信号从l口馈入(端口号 的传输系数为3dB，相位差为90度，能够使辐射器实现圆极化。 表1：S参数采 ＼芝参数s。(dB) S3l S4I S21(dB) 仃GHzl＼ dB 相位角 dB 相位角 l 8 ．15 —1566 ．3．73 1321 ．292 442 l 9 -22 +2233 ．3．22 1132 ．297 238 2 2O ．3045 —3006 ，3 02 939 ．308 38 2l —18．96 —18．84 ．31 748 ．321 ．158 22 —14．17 。1423 ．342 566 ．3 36 ．353 图2示{B厂图1所示辐射器尺、r的输入阻抗随频率的关系曲线，可看出该辐射器的谐振 频率为203GHz。 潮2输入阻抗与频率关系