L型探针馈电的双极化贴片天线阵.pdfVIP

2002 海峡两岸三地无线科技研讨会论文集 上海大学学报 自然科学版 第8 卷 增刊 2002 年10 月 A Dual Polarization L-Strip Patch Array Antenna 1 1 1 2 WANG Chun-hua , LIN De-yun , SHI Chang-sheng , WANG Zuo-peng 1 Dept. of Electronnic Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084 , China 2 Yantei Hi-Gain Hi-Teck Ltd. Com. Abstract: This paper develops a kind of dual-polarization array antenna on the basis of L-strip patch antenna for mobile communication. To improve the polarization isolation of the antenna, a novel scheme is proposed which use the two adjacent units to counteract the coupled component. In order to let antenna’s vertical pattern accord with requirement, The Genetic Algorithm is used to compute the optimal spacing between units and fed phase of every unit. The array antenna of four units was tested, the results is satisfied. Key words : L-strip; dual-polarization; array antenna L 型探针馈电的双极化贴片天线阵 1 1 1 2 王春华 林德云 石长生 王卓鹏 1 清华大学 电子工程系, 北京 100084 2 烟台高盈科技有限公司, 山东烟台 264000 摘要 本文提出了一种基于 L 型探针馈电的双极化贴片天线阵 为了改善天线端口的极化隔离度 文中介绍了一种通过相 邻单元耦合对消的技术 在天线垂直波瓣图的设计中采用了遗传优化算法 对各单元的间距和馈电相位进行了优化 并制 作和测试了四单元阵列天线样品 所得到的结果是满意的 关键词 L 型探针 双极化 阵列天线 1 引 言 微带贴片天线是一种广泛应用的天线 但它的阻抗频带窄是其缺点 香港城市大学陆贵文教授提出 了一种展宽频带的技术 图 1 给出了这种天线的结构 它的特点是用一种倒置的 L 形探针馈电而无需外 加匹配网络 通过调节L 形探针的高度和长度就可以做到驻波比小于2 的带宽达40% 以上 图1 对于双极化可以采用正方形贴片 双探针馈电来实现 72 2 两单元天线的设计与试验 在设计中馈电网络置于接地板的背面 由于每个单元上的馈电探针相距较近 相互之间的空间耦合 使隔离不可能太好 为了提高端口间的隔离度 在馈电网络上采用了不同的一分二功分器 一为同相 一为反相 如图2 所示 通过反相功分器可以让探针 1,2 之间的耦合和探针3,4 之间的耦合相互抵消从而 大大提高了隔离度 在接近 10%的带宽内高于-30 dB 而原来单个单元的极化隔离度只有-15 dB 左右 图 3 给出的是它的测试结果 图2 二单元试验天线 图3 极化隔离度测试结果 3 四单元天线的设计与实现 对于四单元天线 它的结构和馈电网络设计如图 4 所示 在一分四的功分器设计中也同样采取了将 相邻两单元的耦合通过附加 180 相移的方法加以对消 对于用于移动通信基站的此类天线 对其垂直面 的方向图均有一定要求 如对天的辐射电平应尽可能低 而对地的辐射电平应尽可能满足余割平方分布 为此 我们在阵列设计中采用了不等间距和不等相位馈电技术 通过遗传优化算法求得最佳间距和馈电 相位 在设计的基础上制作并测试了一四单元天线 它的测试结果分别在图5~8 中给出 图4 四单元天线结构和馈电网络 图5 给出的是此天线两个端口的阻抗匹配性能 图6 则是两端口的极化隔离度测试结果 图7 和图 8 则分别给出了此天线的垂直和水平面上的方向图测试结果 从所测得的垂直和水平方向图可以估算出此天线的增益G 10lg V V 是一系数, 约为32400,