低剖面寬帶圓極化磁電偶極子天線陣列設(shè)計與研究

低剖面寬帶圓極化磁電偶極子天線陣列設(shè)計與研究低剖面寬帶圓極化磁電偶極子天線陣列設(shè)計與研究

摘要：本文設(shè)計并研究了一種低剖面、寬帶、圓極化的磁電偶極子天線陣列?；谘a(bǔ)償技術(shù)，通過對單元天線的設(shè)計優(yōu)化、組合方式和陣列結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實現(xiàn)了較好的帶寬和陣列性能。陣列中的磁電偶極子天線單元為近似于圓形的五邊形單極子，其寬帶天線結(jié)構(gòu)采用0.6mm的FR4基板，其半徑為18.2mm，天線高度為4mm。該天線的阻抗帶寬為約40.5%（7.55GHz至11.75GHz），圓極化帶寬為1.8%。為了提高天線陣列的方向圖穩(wěn)定性，采用了一個25mm×25mm×50mm的介質(zhì)補(bǔ)償體作為天線陣列的底座。通過反射系數(shù)和方向圖測量分析，證明了該陣列的較優(yōu)性能。本文闡述了補(bǔ)償技術(shù)的優(yōu)越性和陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性，可為高性能、低剖面、寬帶、圓極化磁電偶極子天線的設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：低剖面、寬帶、圓極化、磁電偶極子天線、陣1.引言

隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，對天線性能的要求越來越高。在很多情況下，需要天線在寬帶范圍內(nèi)工作，并保持較好的方向圖和圓極化性能。磁電偶極子天線由于其具有較好的寬帶性能和圓極化性能而備受青睞。然而，傳統(tǒng)的磁電偶極子天線存在較高的剖面，這在某些應(yīng)用場合下會限制其使用。因此，設(shè)計一種低剖面的寬帶圓極化磁電偶極子天線陣列具有重要意義。本文提出一種低剖面、寬帶、圓極化的磁電偶極子天線陣列，通過補(bǔ)償技術(shù)和優(yōu)化陣列結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)其優(yōu)良性能。

2.設(shè)計與優(yōu)化

2.1單元天線設(shè)計

陣列中的磁電偶極子天線單元為近似于圓形的五邊形單極子，其寬帶天線結(jié)構(gòu)采用0.6mm的FR4基板，其半徑為18.2mm，天線高度為4mm。采用CSTMicrowaveStudio軟件模擬得到該天線的阻抗帶寬為約40.5%（7.55GHz至11.75GHz），圓極化帶寬為1.8%。

2.2組合方式優(yōu)化

將多個單元天線組合成陣列具有提高天線性能的潛力。通過模擬和優(yōu)化，本文采用了4×4的天線陣列，用于提高天線的方向圖和輻射效率。該陣列的元素間距為λ/2，其中λ是天線結(jié)構(gòu)的中心頻率對應(yīng)的波長。

2.3補(bǔ)償體優(yōu)化

為了提高天線陣列的方向圖穩(wěn)定性，采用了一個25mm×25mm×50mm的介質(zhì)補(bǔ)償體作為天線陣列的底座，并安裝在金屬反射板上。該補(bǔ)償體是由磁墻材料制成的，其介電常數(shù)為1.3，介磁常數(shù)為2.2。

3.性能測試

通過反射系數(shù)和方向圖測量分析，證明了該陣列的較優(yōu)性能。在頻率范圍內(nèi)，反射系數(shù)小于-10dB，并具有良好的圓偏振性能和方向圖穩(wěn)定性。說明本文設(shè)計的低剖面、寬帶、圓極化的磁電偶極子天線陣列在實際應(yīng)用中具有良好的性能表現(xiàn)。

4.總結(jié)

本文設(shè)計了一種低剖面、寬帶、圓極化的磁電偶極子天線陣列。通過補(bǔ)償技術(shù)和優(yōu)化陣列結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了較好的帶寬和陣列性能。該陣列的元素間距為λ/2，陣列中的磁電偶極子天線單元為近似于圓形的五邊形單極子，其寬帶天線結(jié)構(gòu)采用0.6mm的FR4基板，其半徑為18.2mm，天線高度為4mm。該天線的阻抗帶寬為約40.5%（7.55GHz至11.75GHz），圓極化帶寬為1.8%。為了提高天線陣列的方向圖穩(wěn)定性，采用了一個25mm×25mm×50mm的介質(zhì)補(bǔ)償體作為天線陣列的底座。通過反射系數(shù)和方向圖測量分析，證明了該陣列的較優(yōu)性能。本文闡述了補(bǔ)償技術(shù)的優(yōu)越性和陣列結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要性，可為高性能、低剖面、寬帶、圓極化磁電偶極子天線的設(shè)計提供參考5.進(jìn)一步改進(jìn)與展望

雖然本文設(shè)計的磁電偶極子天線陣列在實際應(yīng)用中具有較好的性能表現(xiàn)，但仍有一些問題需要改進(jìn)。

首先，該陣列的反射系數(shù)在低頻段仍有一定的波動，需要進(jìn)一步研究優(yōu)化陣列結(jié)構(gòu)以提高陣列的帶寬和穩(wěn)定性。

其次，本文所設(shè)計的陣列只適用于固定的頻率范圍內(nèi)，對于其他頻段的信號接收會出現(xiàn)問題，因此需要進(jìn)一步設(shè)計更廣泛的帶寬。

另外，隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，對天線陣列的性能和應(yīng)用要求也越來越高。未來，可以將本文所研究的天線陣列應(yīng)用到更多領(lǐng)域，如雷達(dá)、衛(wèi)星通信等，同時可以探索更加先進(jìn)的天線設(shè)計方法和技術(shù)，以提高陣列的性能和應(yīng)用范圍。

總之，本文的研究為實現(xiàn)高性能、低剖面、寬帶、圓極化磁電偶極子天線的設(shè)計提供了一定的參考，未來還需要進(jìn)一步探索和研究，不斷提高天線陣列的性能和應(yīng)用價值此外，磁電偶極子天線陣列在實際應(yīng)用過程中也需要考慮其他因素的影響，如陣列的尺寸限制、陣列輸電線的接頭損耗、天線的阻抗匹配等。因此未來的研究重點(diǎn)也可以放在解決這些實際問題上。

另外，當(dāng)前磁電偶極子天線陣列的研究主要集中在理論模擬和實驗驗證上，缺少實際應(yīng)用場景的考慮。因此未來可以加強(qiáng)實際應(yīng)用場景下的測試和優(yōu)化，將研究成果轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用中的價值。

最后，磁電偶極子天線陣列的研究也可以與其他領(lǐng)域進(jìn)行交叉，如探索與人工智能相結(jié)合的智能天線技術(shù)、與微電子學(xué)相結(jié)合的集成天線設(shè)計等，以擴(kuò)大天線陣列的應(yīng)用領(lǐng)域和提高性能水平。

綜上所述，磁電偶極子天線陣列的研究仍然有很大的空間和發(fā)展前景，需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究和開發(fā)，不斷提高其性能和應(yīng)用價值，以滿足現(xiàn)代通信和雷達(dá)等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅芴炀€的需求總的來說，磁電偶極子天線陣列作為一種新型天線技術(shù)，在通信、雷達(dá)等領(lǐng)域