一种电控复合左右手圆极化漏波天线

本文设计了一种电控圆极化漏波天线，通过在复合左右手传输线结构加载变容二极管，实现波束扫描。天线单元结构由两部分组成：三个定频电扫二极管以及一个实现圆极化辐射的方形贴片。引入了单电压偏置的直流馈线结构，通过均匀偏置电压控制，实现圆极化波束扫描。该天线工作在2.4 GHz，并且实现了从+40˚到−17˚的连续波束扫描。在不同的扫描角度下，轴比保持在3 dB以下。

近些年来，复合左右手漏波天线由于其低剖面，高增益，可以进行从边射到端射的前后向连续波束扫描且不需要复杂的馈电网络等优点，受到了广泛关注[1] [2] [3] [4]。

大多数的现代通信系统一般需要定频工作和圆极化，以此来实现通信信号的稳定传输和接收。一方面，定频波束扫描可以通过加载电控元件或者可控基板材料来实现。例如加载开关二极管(PIN 二极管)， 光敏开关，铁氧体基板和液晶等。通常在漏波天线上使用最多的电控元件是变容二极管。Lim 等人首先提出了定频扫描复合左右手漏波天线[5]，通过改变变容二极管的偏压实现了从端射到边射的连续波束扫描。Quiros 等人提出了两种变容二极管加载的一维Fabry-Perot 漏波天线[6]，可应用于二维漏波天线。但是与加载复合左右手传输线的漏波天线进行比较，该天线需要较高的剖面。在这之后，一种半模SIW 漏波天线通过引入串联和并联调谐电容元件，实现了定频扫描和圆极化辐射[7]，但是其加载的并非是可直接应用的变容二极管，而是某些定值电容，实现较为困难。

本文提出了一种通过变容二极管加载复合左右手传输线结构的电控扫描漏波天线。

漏波天线由25 个方形贴片单元组成，每个方形贴片进行切角和开缝及添加缝隙补偿结构实现圆极化辐射。该天线通过引入单电压偏置直流馈线结构控制变容二极管， 实现了圆极化波束扫描。

实测结果显示天线的扫描角度范围为−17˚至+40˚，且具有较为稳定的增益，最大增益约为6.17 dB，轴比均小于3 dB，满足圆极化辐射特性。

2. 天线结构的分析与设计 2.1. 漏波天线结构及原理 不同于我们熟知的振子天线，微带天线和口径天线驻波天线等，漏波天线是一种行波天线。所谓行波天线指的是，馈入的电磁场会呈现行波状态分布的天线。行波天线一般都需要在终端连接匹配负载， 以消除反射波，而由于行波天线中的电磁波呈行波状态，各处反射一般很小，因此行波天线在其输入端的输入阻抗近似于纯电阻，因而一般拥有较宽工作频带。漏波天线便继承了行波天线宽带的特点，并且具有主瓣波束随频率扫描的特性。

漏波天线的原理框图如图1 所示，电磁波在沿天线方向传播的过程中，逐渐向自由空间泄露。现假