【導讀】202172,China;Japan;Keywords:dual-frequency;slotpatchantennas;linearpolarization;circular

　　

【正文】 并且低頻取決于 39。2 ( ) ( / , )L rrcf W W W L t??? ? ? ? ? （ 2） 其中 c 為自由空間的光速， r? 為有效的介電常數(shù)，通常 121 1 1 0( , ) 122r yyxy x???? ??? ? ????? （ 3） 39。 1 . 5 0 . 4wlWWWL??? ? ????? （ 4） ,rLW g tt ????? ???? （ 5） 這里 ? ? ? ?1 0 . 3 3 6 1, 0 . 2 8 0 . 2 7 4 l n ( 2 . 5 1 8 )0 . 5 5 6xyg x y x? ????? ? ? ? ???? ?? （ 6） 高頻取決于 2 ( 2 ) ( / , )H rrcf L l d w t??? ?? （ 7） 上述表達式中，參數(shù) W， L， t， w， d， l 參閱圖 2， r? 是基底的介電常數(shù)。然而，在本文研究中，為在低頻端獲得一個圓極化，貼片輪廓的縱橫比將會改變，因此，上述公式將不會完全得到滿足。 圖 2 雙頻天線的結構 我們提出了一種雙頻開槽雙極化天線的設計方法，如下所述： 第一步 用傳統(tǒng)方法設計符合要求的低頻的方形貼片天線。 第二步 應用方程（ 7），刻蝕兩個與輻射邊緣很近的平行槽來實現(xiàn)雙頻工作。然而，由于兩槽改變了 TM10 的電流分布，較低的諧振頻率 f10 將會改變。 第三步 校正天線單元的大小來獲得所想要的低頻。 第四步 校正兩槽的長寬來獲得較高的諧振頻 率 f30。 第五步 設置天線的攝動單元和饋點來獲得在低諧振頻率下的圓極化。 3 實驗結果與討論 我們用實驗的方法設計了一個雙頻雙極化貼片天線。圖 2 展示了天線的結構，天線的詳細說明如表 1 所示。在這個天線結構中，我們延長貼片天線的 L邊來來調(diào)節(jié)攝動元素，而將饋點設置在對角線上以便獲得圓極化特性。 表 1 具有雙極化的雙皮貼片天線的詳細說明 GPS VICS Frequency/GHz Polarization Circular Linear Return loss 15 15 Gain 3dB 5dB 圖 3 顯示了測量到的所設計雙頻天線的反射損失，天線是由 50? 同軸電纜反饋的。由這幅圖可見，兩個諧振頻率均在所需的 和 兩個頻點附近，這兩個頻率將被應用于 GPS 和 VICS，并同時實現(xiàn)了較好的阻抗匹配：在 附近的反射損失值為 17dB，在 附近的反射損失值為 27dB。 圖 3 反射損失的頻率特征 圖 4顯示了這個天線的軸比隨頻率變化而變化的關系?？梢钥闯鲈?時的最佳軸比為 1dB。 圖 4 軸比的頻率特性 與圖 3 相比，圖 5 顯示了 測量到的天線阻抗特性。這說明在低頻 出為實現(xiàn)圓極化而留有攝動余量。 圖 5 輸入阻抗的頻率特性 圖 6 顯示了在較低諧振頻率 上設計的圓極化天線的輻射圖。圖中，我們使用單位 dBic 來表示增益大小， dBic 可以通過下式計算得到：m a x / 2 011[ ] [ ] 2 0 l o g [ ( 1 ) ]102 ARG d B ic G d B i? ? ?，其中 Gmax[dBi]表示所測量的最大增益是 ,AR 是測量的軸比。 圓極化貼片天線的增益可以達到 [dBi]。 圖 6 圓極化的輻射圖 最后，高端頻率 附近線極化的輻射模式圖如 圖 7 所示。這屬于攝動的 TM30 模式，然而，由于貼片上存在兩個槽，攝動 TM30 模式的形狀變得和 TM10模式很相似。在 附近線極化貼片天線的增益可以達到 5[dBi]。 圖 7 線極化的輻射圖 4 結束語 本文中，我們提出了一種設計同時擁有圓極化和線極化特性的雙頻貼片天線的方法。通過在靠近方形微帶天線兩個輻射邊處各開一個平行的窄槽得到兩個諧振頻率，在較低的諧振頻率處圓極化特性可以通過在天線輻射單元上適當設置攝動元素，并將饋電點移到輻射單元的對角線上。采用上述方法設計了一個雙頻雙極化天線，這種天線將被應用于 GPS 和 VICS 中。測量結果表明，天線有兩個諧振頻率，在低頻端 時，圓極化的軸比可以達到 1[dB]，增益可以達到[dBic]；在高頻端 時，線極化增益可以達到 5[dBi]。 參考文獻： [1] Long S A , Walton M D. A dualfrequency stacked circulardisc antenna [J]. IEEE Trans Antennas Propagat, 1979, A P 27: 270 273. [2] Dahele J S, L ee K F, Wong D P. Dual frequency tacked annularring microstrip antenna [J] . IEEE Trans, 1987, A P 35 (11) : 1281 1285 . [3] Wang J , Fralich R, W u C, et al . Multifunctional aperture coupled stack antenna [J ] . Electron L et t,1990, 26 (25) : 2067 2068 . [4] M irschekarsyankalD, Hassani H R. Characteristics of stacked rectangular and triangular patch antennas for dual band application [A] . IEE 8th ICA P [C] .1993 . Edinburgh. [5] Maci S, Bffi Gentili G, Avitabile G. Single2layer dual2f requency patch antenna [J] . Electronics L etters, 1993, 29 (16) : 1441 1443 . [6] Maci S, Biffi Gentili G, Piazzesi P, et al . Dualband Slotloaded patch antenna [J]. IEEE Proceedings H,1995, 142 (3) : 225 232 . [7] Maci S, Bffi Gentili G. Dualfrequency patch antennas[J ] . IEEE Antennas and Propagation Magazine,1997, 39 (6) : 13 20