一种新式宽带宽方向图圆极化双环天线-易迪拓培训.PDF

55 中国空间科学技术 2006 年6 月 #$%’’()’$% )%*+#%,-,./ 第 ! 期 ! !!!!!! ! ! !!!!!! 一种新式宽带宽方向图圆极化双环天线 董涛 郭文嘉 ! !中国空间技术研究院卫星应用系统部北京 # 022232 摘要 提出了一种结构新颖的双环天线!该天线具有结构简单宽带宽波束圆极 ! 化等诸多优点!通过实验测试方法验证了设计的有效性#同时提出了通过附加反射板的方 法提高了该天线的低仰角增益!并对天线的输入阻抗和圆极化轴比有一定的改善作用# 主题词 双环天线 圆极化 宽频带 飞行器 !! ! ! ! ! 0 引言 ! 安装在飞行器上!卫星$飞船$飞机等#的天线由于法拉第旋转效应通常需要圆极化宽波束天 线%四臂螺旋天线和微带天线是常见的应用广泛的两种圆极化天线微带天线带宽很窄增益较 ’ 0 ! 低一般的介质基片微带天线难于适应空间环境条件下工作 ! %四臂螺旋天线结构较为复杂馈 电也比较复杂!圆极化机理与本文所设计的天线不同#%本文提出了一种结构简单$宽带$宽波束$ 圆极化双环天线该天线在电压驻波比不大于 的情况下约有 的带宽同时具有较好的圆极 1 02j 化轴比特性% 1 仿真和测试特性 ! !# 天线结构 0 !! 振子天线具有结构简单易于加工的特点同时还具有较好的带宽特性为了实现圆极化特性 可以采用交叉振子的形式%为了提高低仰角增益可以采用水平振子附加垂直振子的方法为了形 成半球形波束可以采用上下两层的双环结构%这样运用天线的基本理论将最简单的振子天线演变 成一个可以实现宽带$宽波束$圆极化$结构简单的双环天线%通过优化该天线的尺寸可以使得 电性能最佳% 双环天线的结构如图 所示该天线由两层振子组成上层由 条水平振子和 条垂直振子组 0 5 5 成 条水平振子长度相等垂直振子分为两组相对的垂直振子长度相等相邻的垂直振子长度 5 不相等借此用来形成圆极化并控制圆极化的旋向%下层也由 条水平振子和 条垂直振子组成 5 5 条水平振子长度相等 条垂直振子的长度也相等用来保证整个天线辐射方向图向上半空间是 5 5 单向辐射的%该天线采用单馈点平衡馈电% !#方向图仿真和测试结果对比 1 !! 本文采用基于矢量有限元方法的电磁仿真软件 对双环天线电性能进行仿真并对实 #K’’ 际加工的双环天线在微波暗室中进行了测试归一化的仿真方向图和测试方向图对比曲线如 图 所示可以看出在上半空间仿真曲线和测试曲线吻合较好实际测试