一种低剖面宽频带微带天线设计

张 宙，李安平，刘松涛

(1.中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050081；2.西安电子科技大学，陕西 西安 710071；3.国家无线电监测中心，北京 100037)

0 引言

针对卫星通信S频段相控阵天线的低剖面和收/发宽频带工作需求，同时满足相控阵天线对天线单元结构简单、高效率的一般要求，微带天线是一种常见的组阵单元形式。它具有重量轻、体积小、剖面低、制造容易、成本低等优点[1]。

微带天线实现宽频带工作的常用做法是使用层叠结构[2-5]，采用上下两层辐射单元分别对应两个不同的谐振频率，通过调节两层贴片的尺寸和间距使两个谐振频率相互接近，从而形成通带相连的双峰谐振，有效拓展微带天线的工作带宽。此外还有采用缝隙耦合馈电展宽带宽[6]、采用渐变形状贴片展宽带宽[7]等方式。天线圆极化的常用实现方法是采用单馈点馈电和微扰电流的方式，分离得到两个幅度相等但相位正交的激励。这种单馈点天线的缺点是对加工误差敏感，且轴比带宽较窄，一般不超过3%(AR<3dB)[8-9]。使用多馈点馈电[10-11]是实现圆极化的另一种常用做法，与单馈点相比，它需要额外的馈电网络为馈电点提供等幅且相位不同(与馈点位置有关)的激励电流，天线结构随着馈点数增多，复杂度急剧增加，加工难度也会增加，但是轴比带宽随之变宽。

设计了一种采用双馈点馈电的层叠结构微带贴片宽频带天线，利用正交馈电网络提供圆极化所要求的幅度和相位激励。利用主馈电贴片、耦合贴片和多层介质压合的设计，实现宽频带工作，该天线在19%的带宽内驻波比优于1.35，轴比小于3.2dB，且剖面仅为0.028λ0，具有低剖面特点(文献[4]提出的宽带低剖面天线的剖面为0.075λ0，文献[12]提出的宽带低剖面天线的剖面为0.042λ0)。此天线采用多层板一体化加工方法，结构简单，工艺稳定，便于加工制造和大批量生产，目前已成功应用于卫通相控阵天线系统。……