一种用槽和同轴线馈电的三极化共形天线

实际天线的设计参数如下：W=L=94mm，R=40mm，h1=5mm，h2=0.8mm，h0=5mm，r=15.6mm。端口1：ds1=32.5mm，ls1=7mm，la1=17mm，la2=2mm，wa1=1mm， wa2=4mm。端口2：ds2=47mm，ls2=8.8mm，la1=11.4mm，la2=2mm，wa1=1mm，wa2=4mm， D=12.3mm。

双极化圆形贴片激励起平行于X，Y轴的两个正交方向的电场，加载单极子激励起了平行于Z轴方向的场，故该天线形成了三个方向的极化。

3  天线的实测结果及分析

图2给出了天线实测的反射系数，可以看到各端口反射系数小于-10dB的带宽范围测量结果分别如下：S11（单极子端口M1）带宽2.38-2.59GHz，S22（端口P1）带宽2.38-2.62GHz，S33（端口P2）带宽2.40-2.61GHz。

图2  三端口反射系数实测曲线

图3给出了天线三端口间实测的隔离度。可以看出，端口P1和端口M1的隔离度在带宽范围内小于-16dB，端口P1和端口P2的隔离度在带宽范围内小于-30dB，端口P2和端口M1在带宽范围内小于-40dB。测量结果表明，槽耦合馈电三极化天线的三个端口相互隔离效果理想，均可以独立工作。

图３  任两端口的隔离度在频带范围的变化曲线

图4为各端口实测方向图。为了便于方向图的比较，所有的方向图都进行了相应的归一化。图（a）（b）为端口P1的XZ、YZ面方向图。从结果图中可知，在XZ面内E_theta大于E_phi，而在YZ面内，E_phi大于Etheta，则说明端口P1辐射的电场平行于X轴。端口P2的XZ、YZ面方向图为图（c）（d），也可以看出端口P2辐射的电场与Y轴平行。图（e）（f）所示为端口M1的XZ、YZ面方向图。从实测结果可以看出，无论在XZ面还是YZ面，端口M1的E_theta都大于E_phi，说明端口M1的电场为平行于Z轴方向。可见天线有三个正交的极化模式。

图4  各端口的实测方向图

4  结论

本文设计并制造了一种新型的三极化共形天线，通过在圆形贴片上加载圆形贴片单极子的方法来实现三个正交方向的极化。研究了该天线的特性并进行了实际验证，实测数据和理论分析非常吻合。三个端口的带宽均大于-190MHz，天线的各端口隔离度分别大于-16dB、-30dB和-40dB。此种三极化共形天线外形隐蔽、占用空间少、提高系统容量的优点可以在无线移动通信领域广泛应用。