如何实现一种基于90度定向耦合器实现圆极化天线设计?

圆极化天线在通信、雷达、电子对抗等领域都有着广泛的应用,其优势在于抗干扰能力强、易于调整、全向性强和抗多径干扰等。圆极化的实现需要满足两个条件:
1.电磁波的振动方向与传播方向垂直。在电磁波传输时,电场和磁场是相互作用的,它们的振动方向和传播方向垂直。如果电场和磁场的振动方向在同一平面内,就会产生线性极化。如果电场和磁场的振动方向在垂直于同一平面内,就会产生圆极化。
2.电场和磁场的振幅相等。当电场和磁场的振幅相等时,它们在垂直于传播方向的平面上呈现圆周运动的状态。如果电场和磁场的振幅不相等,就会产生椭圆极化。
最近的工作总是很忙,感觉总没时间学习,今天我们来简单设计一个中心频率为2.5ghz的圆极化天线,带宽为1ghz,主要利用90度定向耦合器来实现圆极化。采用两层微带pcb板结构,中间为空气夹层,下层为90度定向耦合器,上层为微带pcb辐射贴片,中间采用铜柱连接。
一、模型设计如下:
二、设计指标验证
1.天线表面电流分布
2.天线带宽及端口隔离度:当1端口和2端口同时添加激励时,带宽可以满足设计要求,但是两个端口隔离度还不能满足要求。
当2端口输入激励,1端口加负载,为左旋圆极化波
当1端口输入激励,2端口加负载,为右旋圆极化波
思考:当两个端口同时激励,天线端口隔离度差是个问题,大家可以考虑一下怎么处理?处理方法如下:
双端口圆极化天线的隔离度问题主要受到以下因素的影响:
1.天线结构:双极化天线的结构对隔离度有重要影响。一些特殊的天线结构,例如在天线基板底部添加t型微带网络,可以实现紧凑型排布,同时提高隔离度。
2.贴片天线的辐射性能:如果天线结构会影响贴片天线的辐射性能,那么这种结构也会影响双端口圆极化天线的隔离度。
3.去耦结构:去耦结构的设计和实现可以影响双端口圆极化天线的隔离度。通过改变传输线的电长度和特性阻抗,可以消除自导纳和互导纳的虚部,从而提高隔离度。
4.传输线的特性:传输线的特性,如电长度和特性阻抗,也会影响双端口圆极化天线的隔离度。

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