PBG结构的宽带圆极化天线的新设计

当εr1=9.6，h1=0.8 mm时，TE10模的截止频率为31 GHz，这远离工作频率，同时由于TM模的截止频率没有下限，因此在基板中只有TM模表面波传播。为了更好地抑制表面波传播，引入PBG结构，使得天线的工作频带落于PBG结构的阻带范围内，这样有效抑制了表面波的传播。同时，由于PBG结构对于后向场分量的抑制，改善了圆极化天线的圆极化度，极大地改善了天线的轴比特性。

图4和图5给出了未加PBG结构和加了PBG结构的2种圆极化天线的输入驻波比曲线和圆极化轴比特性曲线。从图中可以看出，后者的3 dB轴比带宽拓展了近3倍，达到了32.2％。而阻抗匹配带宽变化不大，达到了25.2％(VSWR<2)。同时由于加工和测试环境的影响，实测阻抗带宽和3 dB轴比带宽相对计算结果而言，都有了一定程度的缩减，但也分别达到了20.6％(VSWR<2)和27.4％，这是普通圆极化天线的5～10倍。图7和图8给出了E面和H面方向图的计算和实测结果。

3 结束语

PBG结构应用于圆极化微带天线上，不仅可以抑制表面波的传播，提高辐射效率，而且可以改善天线的圆极化度，有效拓宽阻抗带宽和轴比带宽，这从计算和实测结果可以验证这一点。但是PBG结构的应用需要考虑几点：一是PBG结构主要应用在高介电常数基板上，减小了贴片尺寸，抑制了表面波传播，但是由于过多增加周期数和改善阻带特性的需要，势必增大了整个介质基板的尺寸，也就是增大了整个天线的尺寸，天线的方向性系数随之增大，这样应用PBG结构提高增益的的优势并不明显。因此选择合适的周期数和栅格周期至关重要。二是PBG结构的分析目前还主要集中在实验方面，理论分析方面还不成熟，因此对于高频天线上的应用还要进一步完善和探析。