基于HFSS的圓極化陣列天線設計

當下,人類生活的信息時代正在進行著翻天覆地的大變革,無線通信技術日新月異,移動通信4G時代的到來更加推動了無線通信技術的發展。作為無線通信系統中最為重要的部分之一,天線也得到了飛速的發展。過去相當長的一段時間內,傳統的簡單天線一直發揮著其穩定的作用服務于無線通信系統。但是近年來,由于天線使用平臺的特殊要求,傳統的單一的線極化天線已經不能滿足實際的要求,圓極化天線越來越受到人們的重視。

當前圓極化微帶天線的研究課題有高增益圓極化天線、雙圓極化微帶天線、寬頻帶圓極化微帶天線等。本文研究設計了一個高增益圓極化微帶天線陣列,工作在中心頻率8.3GHZ文章的目的是拋磚引玉,希望各位大佬相互借鑒交流學習,多多指教。

單元天線設計

如下圖所示,實現圓極化的方法有切角等方法,這里不再贅述

基于HFSS的圓極化陣列天線設計的圖1

本文設計的采用經典圖1的方法,采用背部饋電,之所以沒用微帶線饋電,是因為微帶線電流輻射會影響到天線,采用背部饋電,組成饋電網絡時影響最小。單元如下圖基于HFSS的圓極化陣列天線設計的圖2下圖是對關鍵參數的掃描,關鍵參數有切角寬度,方形貼片寬度,同軸線位置,下面只給出貼片長度對s11AR的影響

基于HFSS的圓極化陣列天線設計的圖3基于HFSS的圓極化陣列天線設計的圖4

經過hfss軟件優化器的運算,得出最解如下圖

基于HFSS的圓極化陣列天線設計的圖5

基于HFSS的圓極化陣列天線設計的圖6

二陣列設計

單元設計完成,接下來是陣列,根據陣列理論,影響性能的因素較多,間距,饋電網絡等都會產生很大影響,經過不斷調試,最終陣列為4X4,如下圖基于HFSS的圓極化陣列天線設計的圖7

本次設計陣列采用雙層基板,基板中間是地板,背面的饋電如下圖,同時給出電流分布



基于HFSS的圓極化陣列天線設計的圖8

基于HFSS的圓極化陣列天線設計的圖9下面是陣列主要指標,s11AR,增益等

基于HFSS的圓極化陣列天線設計的圖10

基于HFSS的圓極化陣列天線設計的圖11

基于HFSS的圓極化陣列天線設計的圖12

以上三圖可知,諧振點在8.3GHZ左右,軸比AR小于3dB,3dB寬度較窄,SLL14dB,可以根據要求調整陣列,實現更小的SLL

總結

本文提出一種4X4的陣列,效果較好,容易加工。

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