用于毫米波前端系统的平面CP ME-偶极子天线，配备表面波补偿技术以实现对称轴比波束宽度

《IEEE Open Journal of Antennas and Propagation》：Planar CP ME-Dipole Antenna with Surface-Wave Compensation for Symmetric Axial-Ratio Beamwidth in mm-wave Frontend Systems

　　

摘要：

本文提出了一种用于毫米波卫星通信应用的平面嵌入式磁电（ME）圆极化（CP）偶极子天线，该天线实现了对称的轴比（AR）波束宽度。尽管轴比波束宽度是决定宽角度覆盖范围内极化稳定性的关键参数，但在实际应用中往往被忽略，而更关注阻抗和轴比带宽。虽然在某些应用中需要沿两个主切面保持对称的轴比波束宽度，但相关问题很少被讨论。在传统的空气腔体结构ME偶极子中，由于没有介质加载，表面波（SW）的激励可以忽略不计，因此两个主平面上的轴比波束宽度是对称的，从而保持了稳定的正交状态。相比之下，平面嵌入式ME偶极子更适合紧凑型前端集成，但在毫米波频率下会引入显著的表面波模式。这些表面波会捕获部分辐射功率，并与辐射电流发生相干耦合，导致正交场分量之间的幅度和相位不平衡，从而破坏了两个主平面上的轴比波束宽度对称性。为了解决这一问题，故意将偶极子贴片放置得不对称，以破坏表面波的相干积累，从而有效改变其与辐射模式的耦合。这种方法无需额外的结构或多层复杂性即可恢复对称的圆极化辐射。基于这一原理，开发了两种天线配置，分别实现左旋和右旋圆极化。这两种设计都展示了对称的轴比波束宽度、稳定的圆极化性能以及完全适用于平面印刷电路板（PCB）的结构。