引言

隨著科技的不斷進(jìn)步，傳感器和通信設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛，因此對(duì)于天線的要求也越來越高，只能工作在單一頻段的天線難以面對(duì)越來越復(fù)雜的應(yīng)用場景[1-4]。為了提高接收和發(fā)射信號(hào)的隔離度，同時(shí)也為了提高頻帶的利用率，將通信系統(tǒng)劃分為上行和下行頻段，它們以不同的極化形式工作，以進(jìn)一步提高隔離度。因此，研究具備多頻多極化功能的天線有著極高的應(yīng)用價(jià)值[5]。

傳統(tǒng)獲得多頻性能的方法是為天線添加具有不同諧振頻率的寄生元件[6-7]或加載具有左右手特性的超材料單元[8-9]。在此之外，許多相關(guān)學(xué)者也為實(shí)現(xiàn)天線的雙頻雙極化特性做了許多其他的嘗試[10-14]。Qian 和  Tang 在2011年通過兩個(gè)不同的輻射單元設(shè)計(jì)了一款結(jié)構(gòu)簡單的雙頻雙極化天線[10]，然而該天線整體口徑較大，不符合小型化的天線設(shè)計(jì)趨勢[11]。Zhang 和 Wu 等研究人員在2016年設(shè)計(jì)了一款能夠在保證天線小口徑的同時(shí)實(shí)現(xiàn)不同的圓極化輻射的天線[12]，但是它需要兩個(gè)饋電端口才能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期效果[11]。Monterodepaz于2011年設(shè)計(jì)了一款加載諧振器的雙頻雙極化的微帶天線[13]，但是該天線僅能實(shí)現(xiàn)線極化的雙頻特性，且?guī)捿^窄[14]。鑒于目前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，雙頻段雙極化天線的設(shè)計(jì)仍存在深入研究的必要性。

Harrington 和Mautz[15-16]于1971年提出了經(jīng)典特征模理論，它與傳統(tǒng)商業(yè)軟件的冗余優(yōu)化設(shè)計(jì)及試錯(cuò)天線設(shè)計(jì)方法有所不同，能夠直接指導(dǎo)天線設(shè)計(jì)者利用各種結(jié)構(gòu)的諧振特性進(jìn)行天線設(shè)計(jì)，其被廣泛應(yīng)用于解釋天線的工作機(jī)制，幫助指導(dǎo)天線的設(shè)計(jì)研究[17]。為了更直觀地指導(dǎo)天線的設(shè)計(jì)，本文采用基于混合勢積分方程的特征模理論[18]分析并設(shè)計(jì)一款2.45 GHz和5.8 GHz頻段雙模式同時(shí)工作的雙極化天線。該天線結(jié)構(gòu)由加載U形縫隙的貼片結(jié)構(gòu)1、矩形貼片結(jié)構(gòu)2和兩端短路的貼片結(jié)構(gòu)3組成。其中貼片結(jié)構(gòu)1高頻下存在定向輻射特性；貼片結(jié)構(gòu)2起到耦合的作用；貼片結(jié)構(gòu)3在低頻下存在全向輻射特性。

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作者信息：

劉巾軍1，沈飄飄2，肖如奇3

（1.陸軍裝備部駐南京地區(qū)軍事代表局駐南京地區(qū)第四軍事代表室，江蘇 南京 210024；

2.中國電子科技集團(tuán)公司第三十六研究所，浙江 嘉興 314033；

3.江蘇第二師范學(xué)院 人工智能與教育現(xiàn)代化研究中心，江蘇 南京 211200）