ＤＯＩ：１０．１３８７８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｎｕｉｓｔ．２０１９．０１．０１１张云阳１㊀曹文权１㊀钱祖平
摘要
本文提出了一个基于ＴＭ５０模的高增益方形贴片天线．在ＴＭ５０谐振模式下，天线表面会有２段与辐射边缘相反的电流，通过在天线表面开槽，可使贴片表面的２段反相电流各自形成回路，从而很好地去除ＴＭ５０模的４个旁瓣．与此同时，由于削弱了反相电流，开槽后的天线是由３段同相电流叠加而成，这就等同于３个工作于ＴＭ１０模的天线单元共同作用的效果．通过调节槽型缝隙，天线单元最大增益可达到１３ ３ｄＢ． 关键词
ＴＭ５０模；低旁瓣；高增益
自平衡两轮车中图分类号ＴＮ８２０
合金加工文献标志码Ａ
收稿日期２０１８⁃１１⁃３０
资助项目国家自然科学基金（６１８７１３９９，６１４０１５０６）保温系统
钱祖平（通信作者），男，博士，教授，博士生导师，主要研究微波技术．ｑｚｐ８１１＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ１陆军工程大学通信工程学院，南京，２１０００７０㊀引言
㊀㊀天线作为无线通信系统之间信息传递的重要组成部分，直接影响无线通信系统的整体性能．微带天线因为其剖面低㊁加工制造简单㊁易共形等特点，被广泛应用于军事㊁民用等领域．但是，对于远程通信系统，为了补偿路径损耗等问题，对天线的增益提出了很高的要求．为了获取较高的增益，传统方法是单元组阵技术．然而，对于增益较小的天线单元，不但需要更多的单元来满足高增益的要求，而且增加了制作复杂度和加工成本．
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针对天线单元增益较低的问题，目前已有一些方案进行解决．例如文献［１⁃３］采用反射面等结构来提高天线增益，但是这无疑增大了天线的剖面；文献［４⁃６］采用堆叠形式或采用高介电常数介质基板，而这种方法只是基于天线整体面积和介质层的影响，并不是直接提高辐射单元的增益．为了在不增加天线剖面高度及破坏天线原有物理参数的前提下有效提高天线单元增益，使用高次模作为天线辐射模式成为一种有效途径．但是，由于高次模存在较大的旁瓣，这将对实际应用产生较大的影响．
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为充分利用高次模的高增益特性，同时减小高次模旁瓣对天线性能的影响，本文以ＴＭ５０模作为天线辐射模式．在分析天线表面的场分布后，通过对天线表面进行开槽，很好地消除了ＴＭ５０模的４个旁瓣，同时获得了较高的增益．
１㊀ＴＭ５０模式场分析
通过如图１ａ所示的电流分布可以得到，在ＴＭ５０谐振模式下，贴片表面形成５段电流，中间位置存在与２条辐射边缘相反的电流区域．因为ＴＭ５０模的辐射方向图是由５段电流产生的场在远场叠加的结果，所以，如果能够消除贴片表面的反向电流，就能很好地解决ＴＭ５０模的旁瓣问题．
如图１ｂ所示，通过实验发现，在贴片表面２段反相电流的位置开槽，可以使这２段电流分别形成回路，使其产生较小的辐射，从而使得ＴＭ５０模的辐射方向图是由３段同相电流叠加而成．所以，利用这样的方法不但可以有效减小ＴＭ５０模的旁瓣，而且还能获得很高的增益．但是，从图２ａ可以观察到，由于中间槽使得Ｈ面电场分布变得不均匀，使得天线Ｈ面方向图变宽，从而在一定程度上影响了天线增益的提甲基化学式
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