摘要：基于左手材料的相位特性，提出了利用集總電容、電感加載構造來得到寬帶功分移相器，然后利用該功分移相器結合L型金屬棒饋電結構來拓展微帶天線帶寬，從而設計制作工作頻率為1．8 GHz、軸比小于3 dB的相對帶寬為40％、S11小于-10 dB的相對帶寬為32％(1．40-1．95 GHz)的天線設計方法。
關鍵字：左手微帶線；功分器；寬帶圓極化貼片天線

O 引言
近年來，隨著現代微波通信的發(fā)展，寬帶圓極化微帶天線的發(fā)展越來越受到研究者的重視，各種形式的寬帶圓極化微帶天線層出不窮。而左手材料則以其基于集總電容、電感周期加載結構的形式更被廣泛地應用到寬帶化、小型化微波器件領域。在有關文獻的基礎上，設計了一種中心頻率為1．8 GHz的寬帶90°功分移相器，并通過L型探針結構給微帶貼片饋電，從而提高了這種天線的圓極化帶寬。

1 天線結構
該天線的結構示意圖如圖l所示。該天線通過Wilkinson功分移相器將輸入能量分成兩路幅值相同、相位差為90°的信號。這兩路信號通過探針耦合饋電到圓形輻射貼片。這種結構可以在金屬棒和天線金屬片之間引入更大的容抗，從而可以補償探針本身帶進來的高感抗，進一步增加天線和底板之間的高度。為了盡最大可能增加帶寬，本設計引入的混合空氣介質層不失為一個非常有效的方法，該方法不但可以方便地得到介電常數為1的空氣層，而且可以在普通的介質層上方便的印刷饋電網絡。為了擴展天線的圓極化帶寬，本文使用了寬帶圓極化天線結構，該天線由三部分組成，其中基于介質板的饋電網絡層的輸入特征阻抗為50Ω，介質板為邊長W的正方形；而處在空氣層中半徑為Rs的L型金屬棒的長度為L1，高度為H1，超出天線的邊緣距離為S1；第三部分是用于輻射的金屬片，其直徑為D，離地面的高度為H。

圓形貼片的主模是TMll模，根據上述天線結構，TMll模的場能量集中在空氣層。若激勵單元的諧振頻率為f，激勵模式為TMll模。那么，當貼片形狀為圓形，激勵板半徑為a時，則有：

根據上述公式，選擇基片的介電常數和厚度，就可以得到需要頻率點的初始圓形貼片尺寸。本設計選擇基片厚度為0．8 mm，介電常數為2．2的介質板Arlon Diclad 880(tm)做饋電網絡的基板，空氣層介電常數為l，中心頻率為1．8GHz。而在確定圓盤高度時，為了擴展帶寬，可將貼片與基板間距離拉大，但是，隨著它們之間高度的增大，方向圖將不再具有良好的輻射特性，且?guī)捲黾訉⒉辉倜黠@，一般可將高度選擇在0．1～0．15λ之間，同時為了能讓L型金屬棒起到更好的饋電作用，這里取H=20 mm(0．11λ)比較合適。通過公式(1)可以得到初始圓形貼片的直徑為104 mm。其他參數的取值為：W=180 mm，L1=36 mm，H1=ll mm，Sl=14 mm，Rs=l mm。通過HFSS軟件的優(yōu)化仿真，可得到最佳貼片直徑D為76．5 mm。