Ku频段G形缝隙耦合双极化微带天线：宽带设计与特性分析

本文主要探讨了Ku频段双极化缝隙耦合微带天线的设计与实现。该天线设计采用了缝隙耦合馈电技术、双线馈线技术和引入空气层等创新方法，旨在解决微带天线固有的频带窄、功率容量低等问题。缝隙耦合技术使得馈电网络和无源辐射单元分布在两层介质板上，能够独立优化设计，减少了寄生辐射，并有利于形成宽频带和高隔离度的双极化天线。 天线的核心结构是一个H形缝隙耦合的微带单元，其中"H"形状的缝隙垂直放置，有助于提高两馈电端口的隔离度。通过控制馈电强度，实现了线极化指向的电控调整，这使得天线能够在12.25 GHz至12.75 GHz的频率范围内工作，中心频点增益达到8.27 dB。此外，该设计的回波损耗小于-10 dB，相对阻抗带宽达到了10.1%，表现出优秀的性能。 设计过程中，天线的多层结构不仅减小了天线尺寸，还增强了其共形性和可加工性，适合与有源器件和电路集成。利用三维电磁场仿真软件HFSS进行详细仿真和优化，确保了天线在卫星通信、测控等领域的高效应用，特别适合大规模集成和天线阵列的设计。 作者还参考了传输线模型和G形缝隙的研究成果，指出G形缝隙相比于矩形缝隙能提供更大的耦合量，有助于实现更宽的频带和良好的交叉极化性能。通过GJKK软件，构建了包括微带贴片、馈线和耦合缝隙的完整模型，展示了其在实际设计中的应用潜力。 本文提出了一种高性能的Ku频段双极化缝隙耦合微带天线，它具备宽频带、高增益和高隔离度的特点，为无线通信领域，尤其是卫星通信和测控技术的发展提供了新的解决方案。