双频段微带天线实现双极化的方法多样,以下是几种常见且有效的实现方式:
- 馈电方式设计:
孔径耦合馈电:通过在地板上蚀刻两个正交槽位,利用地板下的馈线通过槽位将能量耦合到顶层的贴片天线上,分别激发极化模式。选取合适的槽形状和位置,能够有效地提高两种极化的正交性,提高隔离度。
- 差分馈电:利用反相信号的抵消来提高隔离性能,可以有效地降低交叉极化水平。例如,通过环形耦合器输出一对差分信号,在两个方向上分别对贴片天线的两端进行差分激励实现双极化。
- L型探针馈电:通过探针与辐射贴片之间的耦合作用来激励天线,引入的耦合容抗与感抗相互抵消,可以避免探针直接馈电引入的寄生电感从而提高带宽。
- 邻近耦合馈电:馈线位于辐射贴片和地板之间,通过馈线与贴片产生的容性耦合激发辐射贴片。例如,在下层介质上方布置两条正交放置的微带馈线,同时在地面上蚀刻“H”型槽以增强耦合。
- 互补磁电耦合馈电:综合使用两种馈电形式,例如在x方向上利用邻近耦合激发x极化,在y方向上利用孔径耦合激发y极化,从而提高端口隔离度。
- 双混合馈电:结合探针和槽结合的混合馈电方法,例如通过威尔金森功分器实现差分馈电,激发y极化,而“T”型馈线利用地板上的环形开槽实现孔径耦合馈电激发x方向上的线极化。
- 结构布局优化:
- 层叠结构设计:将多个辐射单元垂直堆叠,利用不同层间的电磁耦合效应扩展工作带宽,同时通过馈电网络调节实现双线极化或圆极化特性。例如,采用三层介质基板构成的天线主体,顶层为正方形贴片辐射单元,中间层为环形耦合贴片,底层为矩形寄生贴片。
- 空气层加载:在介质层间设置空气层,以降低微带天线Q值,增加带宽。
- 缺陷地结构(DGS):在接地板刻蚀U型槽,可拓宽高频段带宽。
- 极化方式实现:
- 双馈方形微带贴片天线:通过端馈或角馈形式,在方形微带贴片的对角线上馈电可以获得极化正交、幅度相等的激励。
- 双馈圆形微带贴片天线:两馈电口激励的基模为TM模,馈口相距1/4波导波长,实现双极化。