Ku波段双频双极化微带天线阵设计与优化

"本文介绍了一种专用于卫星通信的Ku波段宽带双频双极化微带四元天线阵的设计，通过口径耦合馈电、错位倒相馈网技术和单层微带贴片结构实现。该天线阵在11.21 GHz至13.47 GHz（水平极化）和13.43 GHz至14.88 GHz（垂直极化）频率范围内表现出良好的性能，具有较宽的相对阻抗带宽和高隔离度。" 这篇摘要讨论的是卫星通信领域中的一种新型微带天线设计，特别关注的是Ku波段的宽带双频双极化特性。Ku波段通常指的是12 GHz至18 GHz的频率范围，广泛应用于卫星通信、广播和雷达系统。文章中提到的天线设计采用了单层微带贴片结构，这是一种常见的微带天线类型，因其轻便、低成本和易于集成而被广泛应用。 设计的关键创新在于口径耦合馈电和错位倒相馈网技术。口径耦合馈电是一种馈电方式，它通过天线的辐射孔径直接将能量传递到天线元素，可以实现更宽的带宽和更好的极化特性。错位倒相馈网技术则用来实现双极化，即水平和垂直极化，这对于接收和发送不同极化的信号至关重要，特别是在需要同时处理两个或更多信号流的通信系统中。 在天线阵的性能方面，实测结果显示水平极化端口的电压驻波比（VSWR）在11.21 GHz至13.47 GHz之间不超过1.5，相对阻抗带宽达到18.3%；垂直极化端口的VSWR在13.43 GHz至14.88 GHz内保持在同样水平，带宽为10.24%。这两个指标表明天线具有良好的匹配和宽工作频率范围。此外，两端口之间的隔离度低于-35 dB，意味着它们之间的信号干扰极低，这对于避免串扰和提高系统效率至关重要。天线的最大增益为13.2 dB，这保证了信号传输的强度。 现代卫星通信系统对于天线的需求日益增长，要求天线更加小型化、轻量化，同时具备良好的隐蔽性和机动性。双频和双极化特性是满足高容量通信和收发一体化需求的关键。尽管已有许多研究致力于拓宽微带天线的带宽和实现双频、双极化，但这些方法往往导致结构复杂、成本增加和调试困难。本文提出的方法通过巧妙的结构设计和馈电网络优化，成功地克服了这些挑战，提供了一种适用于卫星通信系统的实用解决方案。 这项工作为卫星通信领域提供了新的天线设计思路，有助于提升系统性能，满足未来通信系统的需求。通过这种设计，可以在不牺牲性能的前提下，实现更简单、更经济的天线制造，对于推动卫星通信技术的发展具有积极意义。