[發(fā)明專(zhuān)利]一種圓極化微帶天線(xiàn)的設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710301780.7
• 申請(qǐng)日: 2017-05-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106911002B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鐘葆;佘如茹;房少軍;傅世強(qiáng);劉宏梅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q13/08
• 分類(lèi)號(hào): H01Q13/08;H01Q1/38
• 代理公司: 大連東方專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 王丹;李洪福

本發(fā)明公開(kāi)了一種圓極化微帶天線(xiàn)的設(shè)計(jì)方法，其包括：確定所需圓極化微帶天線(xiàn)的中心工作頻率f_r、3dB軸比帶寬B_w以及介質(zhì)基片的相對(duì)介電常數(shù)ε_r；計(jì)算與所述圓極化微帶天線(xiàn)相對(duì)應(yīng)的天線(xiàn)結(jié)構(gòu)參量；將計(jì)算所得天線(xiàn)結(jié)構(gòu)參量即方形貼片的寬度W、介質(zhì)基片的厚度H以及方形貼片的切角尺寸L_t作為初始值，采用電磁數(shù)值仿真技術(shù)對(duì)天線(xiàn)結(jié)構(gòu)參量進(jìn)行微調(diào)，直至滿(mǎn)足所需圓極化微帶天線(xiàn)的設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)要求。本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法能簡(jiǎn)單、高效地得到圓極化微帶天線(xiàn)的貼片物理尺寸和介質(zhì)基片厚度，簡(jiǎn)化了圓極化微帶天線(xiàn)的設(shè)計(jì)過(guò)程，縮短了其設(shè)計(jì)周期。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)電通信領(lǐng)域的天線(xiàn)技術(shù)，具體的說(shuō)是涉及一種圓極化微帶天線(xiàn)的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

天線(xiàn)作為收發(fā)設(shè)備的窗口，是任何無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)都不可缺少的重要前端器件。微帶天線(xiàn)以其剖面低、體積小和成本低等優(yōu)點(diǎn)在天線(xiàn)開(kāi)發(fā)應(yīng)用中獨(dú)占鰲頭。如圓極化微帶天線(xiàn)由于具有能夠抑制雨霧的干擾、抗多徑反射且具有很好的移動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)，其在衛(wèi)星通信、衛(wèi)星導(dǎo)航和雷達(dá)等系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。因此，研究圓極化微帶天線(xiàn)的設(shè)計(jì)方法具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。

但是目前，即使結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的圓極化微帶天線(xiàn)(切角方形貼片微帶天線(xiàn))，其設(shè)計(jì)方法也是十分復(fù)雜的，且效率很低。對(duì)于切角方形貼片微帶天線(xiàn)，已有的圓極化設(shè)計(jì)方法都是基于腔模理論，先求解微帶天線(xiàn)的品質(zhì)因數(shù)，然后利用品質(zhì)因數(shù)計(jì)算切角尺寸，但微帶天線(xiàn)的品質(zhì)因數(shù)與介質(zhì)損耗、輻射損耗、導(dǎo)體損耗和表面波損耗有關(guān)，計(jì)算過(guò)程十分復(fù)雜；并且在品質(zhì)因數(shù)的求解過(guò)程中涉及到介質(zhì)基片的厚度和貼片的寬度，所以設(shè)計(jì)前必須先假定介質(zhì)基片的厚度值和貼片的寬度值，待求出貼片的切角尺寸后，利用電磁數(shù)值技術(shù)進(jìn)行仿真并根據(jù)仿真結(jié)果調(diào)整介質(zhì)基片的厚度值和貼片的寬度值，再重新計(jì)算和仿真調(diào)整，如此步驟反復(fù)多次，才能得到滿(mǎn)足技術(shù)指標(biāo)要求的圓極化微帶天線(xiàn)，該設(shè)計(jì)過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率十分低，所以，研究一種簡(jiǎn)單、高效的圓極化微帶天線(xiàn)設(shè)計(jì)方法是必要的。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是要提供一種簡(jiǎn)單、高效的圓極化微帶天線(xiàn)的設(shè)計(jì)方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中圓極化微帶天線(xiàn)設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、計(jì)算過(guò)程復(fù)雜的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種圓極化微帶天線(xiàn)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1、確定所需圓極化微帶天線(xiàn)的中心工作頻率f_r、3dB軸比帶寬B_w以及介質(zhì)基片的相對(duì)介電常數(shù)ε_r；

步驟2、計(jì)算與所述圓極化微帶天線(xiàn)相對(duì)應(yīng)的天線(xiàn)結(jié)構(gòu)參量，所述天線(xiàn)結(jié)構(gòu)參量至少包括有方形貼片的寬度W、介質(zhì)基片的厚度H以及方形貼片的切角尺寸L_t，其各自對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式分別為公式(1)、(2)和(3)；

根據(jù)下述公式(1)計(jì)算方形貼片的寬度W，所述公式(1)為：

W＝155.2959×f_r^-0.9463×ε_r^-0.4646×B_w^-0.053 (1)；

根據(jù)公式(2)計(jì)算介質(zhì)基片的厚度H，所述公式(2)為：

根據(jù)公式(3)計(jì)算方形貼片的切角尺寸L_t，所述公式(3)為：

所述公式(1)、(2)和(3)中W、f_r、B_w、H、L_t的單位分別為mm、GHz、MHz、mm、mm；