用于移动通信的新型宽带全向圆极化天线研究

3 结果与分析

根据仿真结果制作了天线模型，如图2(a)所示。四个矩形环天线印制在介电常数为3.2的柔性介质板上，选取介质材料Panasonic R-F775, 厚度为0.05mm，以便于弯曲成柱形；宽带巴伦结构印制在介电常数为2.2的介质板上，选取介质材料Taconic TLY-5,厚度为0.8mm，通过同轴线在中心馈电，如图1（c）中“馈点”；最后将巴伦结构和辐射环在主辐射环中部焊接以保证其良好的导电性能。此外，在天线制作过程中利用泡沫固定金属反射柱使其镶在柔性介质柱内部，同时泡沫还起到了加固空心介质柱的作用。

首先，在没有金属反射柱的情况下对天线进行了仿真分析，图3给出了回波损耗和轴比性能。增加了金属反射柱后，回波损耗-频率特性和轴比-频率特性如图3所示。观察图3（b）可知金属反射柱对天线的轴比性能产生很大的影响。测试表明此天线结构在39.2% (1.68 GHz-2.52 GHz)的频带范围内回波损耗大于10dB，在35.3% (1.75 GHz-2.5 GHz)的频段范围内轴比小于4dB。由于制作工艺和测试场地的限制，测试结果和仿真结果存在一定的差异。

图4给出了测试得到的在水平面上的辐射方向图，从图中可看出此全向圆极化天线在低频端（1.75GHz）和高频端（2.45GHz）均具有良好的全向特性和轴比特性。

在研究了单元天线的基础上，本论文进一步对高增益天线阵列做了研究，以满足现代移动通信对增益的要求。图2 (b) 给出了四单元天线阵模型。

(a) (b)

图2 天线单元和四单元天线阵模型 (含馈电结构)

图3 仿真和测试结果 （a）回波损耗 （b）轴比

图4 水平面方向图（a）1.75GHz （b）2.45GHz

4 结论

本文给出了一种用于移动通信的宽带全向圆极化天线的设计方法。通过增加金属反射柱大大改善了天线的圆极化性能，宽带巴伦馈电结构保证了宽频带内的阻抗匹配。仿真和测试表明此全向圆极化天线的带宽约为35%。此外，此天线结构还具有小截面、低制作成本，便于实现天线阵列等优点，因此具有广阔的应用前景。