圆极化微带天线的设计与研究
右旋圆极化矩形微带天线设计
右旋圆极化矩形微带天线设计
一、引言
大多数情况下，矩形微带天线工作于线极化模式，但是通过采用特殊的馈电机制及对微带贴片的处理，它也可以工作于圆极化和椭圆极化模式。圆极化的关键是激励起两个极化方式相互正交的线极化波，当这两个模式的线极化波幅度相等，且相位相差90度时，就能得到圆极化的辐射。矩形微带天线获得圆极化特性的馈电方式有两种：一种是单点馈电，另一种是正交馈电。本文采用单点馈电。
我们知道，当同轴线的馈电点位于辐射贴片的对角线位置时，可以激发TM10和TM01两个模式，这两个模式的电场方向相互垂直。在设计中，我们让辐射贴片的长度L和宽度W相等，这样激发的TM10和TM01两个模式的频率相同，强度相等，而且两个模式的电场相位差为零。若辐射贴片的谐振长度为Lc，我们微调谐振长度略偏离谐振，即一边的长度为L1，另一边的长度为W1，且L1>W1，这样前者对应一个容抗Y1=G-jB，后者对应一个感抗Y2=G+jB，只要调整L1和W1的值，使得每一组的电抗分量等于阻抗的实数部分，及B=G，则两阻抗大小相等，相位分别为-45度和+45度，这样就满足了圆极化的条件，从而构成了圆极化的微带天线。其极化旋向取决于馈电点接入位置，当馈电点在如图1-1的A点时，产生右旋圆极化；当馈电点在图1-1的B 点时，产生左旋圆极化波。
ABXYL1W1h介质基片（ε）d图1-1 单馈点圆极化矩形微带天线结构
二、结构设计
设计微带天线的第一步是选择合适的介质基片，假设介质的介电常数为εr，对于工作频率为f的矩形微带天线，可以用如下的公式估算辐射贴片的宽度：
21212)ε(fcWr (1)
其中，c是光速。
辐射贴片的长度一把取为2c，其中cλ是介质内的导波波长，考虑到边缘缩短效应后，实际的辐射贴片长度为：
LfcLe22 (2)
其中，e是有效介电常数，L是等效辐射缝隙长度，它们可以分别用下式计算，即为：
(完整word版)课程设计_基于.cst仿真的6GHz圆极化微带贴片天线设计说明书
(完整word版)课程设计_基于.cst仿真的6GHz圆极化微带贴片天线设计说明书
. . Harbin Institute of Technology
课程设计说明书（论文）
课程名称:
天线仿真
设计题目: 圆极化微带天线的仿真
院 系：
班 级：
设 计 者：
学 号：
指导教师： (完整word版)课程设计_基于.cst仿真的6GHz圆极化微带贴片天线设计说明书
. . 设计时间:
哈尔滨工业大学
一、课程设计目的
1、了解微带天线的辐射原理和分析方法，并掌握微带天线尺寸计算一般过程；
2、了解微带天线圆极化的方法,并设计一种圆极化微带天线；
3、学习并掌握CST软件的使用,熟悉天线仿真的流程，并完成天线的优化设计。
二、天线设计目标
本文设计的圆极化矩形微带贴片天线的中心频率为6 GHz，并且将满足一下技术指标：
1、反射系数S11〈10dB（VSWR<2）；
2、天线轴比小于3dB；
3、绝对带宽100MHz；
4、增益大于5dB；
5、输入阻抗50Ω；
6、波瓣宽度大于70deg。
三、微带天线背景
1、微带天线简介
微带天线是近30年来逐渐发展起来的一类新型天线。早在1953年就提出了微带天线的概念，但并未(完整word版)课程设计_基于.cst仿真的6GHz圆极化微带贴片天线设计说明书
. . 引起工程界的重视。在50年代和60年代只有一些零星的研究，真正的发展和使用是在70年代。常用的一类微带天线是在一个薄介质基(如聚四氟乙烯玻璃纤维压层）上，一面附上金属薄层作为接地板，另一面用光刻腐蚀等方法作出一定形状的金属贴片，利用微带线和轴线探针对贴片馈电，这就构成了微带天线。
一种微带线馈电的宽带圆极化微带天线的设计
一种微带线馈电的宽带圆极化微带天线的设计
尚玉玺;刘运林;何之煜
【摘 要】The broadband circularly polarized microstrip antenna with
microstrip feeding is presented,which consists of mi⁃crostrip
feeder,radiation patch and FR4 dielectric⁃slab. The requirements of
microstrip antenna circularly polarized are realized by adding two annular
slots which are located at the two opposite angles of rectangular slot on
radiation patch. The axial⁃ratio bandwidth of the antenna is improved
effectively by adjusting the size of microstrip feeder. The axial⁃ratio
bandwidth can reach 43.8%(2.5~3.9 GHz).%提出一种微带线馈电的宽带圆极化微带天线，它由微带馈线、辐射贴片和FR4介质板组成，在辐射贴片的矩形槽对角添加两个环形结构，实现了微带天线圆极化的要求，通过调整微带馈线的尺寸，有效改善了天线的轴比带宽。该天线单元的轴比带宽达到了43.8%（2.5~3.9
GHz）。
【期刊名称】《现代电子技术》
【年(卷),期】2015(000)013
【总页数】4页(P67-70)
【关键词】宽带;圆极化;微带线馈电;微带天线
【作 者】尚玉玺;刘运林;何之煜 【作者单位】西南交通大学 电磁场与微波研究所，四川 成都 610031;西南交通大学 电磁场与微波研究所，四川 成都 610031;西南交通大学 电磁场与微波研究所，四川 成都 610031
L波段矩形切角圆极化微带天线的设计
Ｌ波段矩形切角圆极化微带天线的设计
王
威苗俊刚桑彬
（北京航空航天大学电磁工程实验室北京１００１９１）
摘要：设计了一种工作在Ｌ波段（中心频率为１．６
ＧＨｚ）的圆极化微带天线。此天线在很宽的波束范围内实现了良
好的圆极化特性（士６０。角度范围内，圆极化轴比ＡＲ＜３
ｄＢ）．天线采用传统的同轴线背馈的馈电方式，整体结构简单，
制作成本低．并且实现了天线的低剖面性，具有广泛的应用价值。
关键词：微带天线；圆极化｝简并正交模式分离单元
中图分类号：ＴＮ８２０．１＋１文献标识码：Ａ
Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇｏｆｃｉｒｃｕｌａｒ
ｐｏｌａｒｉｚｅｄ
ｎｏｔｃｈｅｄ—ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ，
ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐａｎｔｅｎｎａｏｎＬ—ｂａｎｄ
ＷａｎｇＷｅｉＭｉａｏ
ＪｕｎｇａｎｇＬｉａｎｇＢｉｎ
（ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆ
ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｅｈａｖｅ
ｄｅｓｉｇｎｅｄａｃｉｒｃｕｌａｒ
ｐｏｌａｒｉｚｅｄｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐａｎｔｅｎｎａｗｈｉｃｈｗｏｒｋｓ
ｏｎＬ－ｂａｎｄ（ｃｅｎｔｅｒ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｉｓ１．６ＧＨｚ）
ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ．Ｔｈｅａｎｔｅｎｎａａｃｈｉｅｖｅｓ
ａｗｉｄｅｂｅａｍ
ｒａｎｇｅａｎｄ
ｇｏｏｄｃｉｒｃｕｌａｒｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎｔｈｅｗｉｄｅｍａｉｎｂｅａｍ
ｒａｎｇｅ
（士６０。ａｎｇｌｅｒａｎｇｅ，ａｘ／ａｌｒａｔｉｏＡＲ＜３
ｄＢ）．Ｔｈｅａｎｔｅｎｎａ
ｉｓｆｅｄ
ｂｙｃｏａｘｉａｌｂａｃｋ
ｆｅｅｄｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅａｎｔｅｌｌｎａ
ｉｓ
ｓｉｍｐｌｅａｎｄｔｈｅ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣＯＳｔｉｓｌｏｗ．Ｔｈｅａｎｔｅｎｎａ
ａｌｓｏａｃｈｉｅｖｅｓ
ａｌｏｗ
ｐｒｏｆｉｌｅａｎｄｈａｓ
ｖｅｒｙｂｒｏａｄ
ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐａｎｔｅｎｎａ！ｃｉｒｃｕｌａｒｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎＩｓｅｐａｒａｔｉｏｎｕｎｉｔｏｆ
微带天线圆极化技术概述与发展
微带天线圆极化技术概述与发展
微带天线是一种基于微带电路技术制作的天线，也被称为平面微带天线或PCB天线。它通常由金属片和绝缘材料组成，在微带电路板上制作而成。微带天线在无线通信、雷达系统、卫星通信等领域有广泛的应用。
微带天线的极化方式包括线极化和圆极化。线极化是指天线辐射的电磁波的电场方向与地面平行，可以分为水平极化和垂直极化。而圆极化是指电磁波的电场在垂直平面上既有水平分量也有垂直分量，可以分为右旋圆极化和左旋圆极化。
微带天线的圆极化技术发展主要经历了以下几个阶段：
1. 传统微带圆极化天线：最早的微带圆极化天线采用了传统的反射器结构或补偿结构，以实现天线的圆极化。这种天线结构复杂，功耗大，且性能受到限制。
2. 偏振转换器：为了简化天线结构和提高性能，研究者开始将偏振转换器应用于微带天线中。偏振转换器可以将线极化信号转换为圆极化信号，从而实现微带天线的圆极化。
3. 双模微带天线：双模微带天线是一种通过改变外接电路结构实现线极化和圆极化转换的技术。通过切换两种工作模式，可以在线极化和圆极化之间灵活切换。
4. 印刷圆偏振器技术：印刷圆偏振器是一种新型的微带天线圆极化技术。它基于圆偏振器的特殊设计，实现了简化的、紧凑的圆极化天线结构，具有较好的性能和宽频带特性。
随着微带天线技术的不断发展，微带天线的圆极化技术也在不断创新和改进。未来，随着无线通信技术的进一步发展，微带天线圆极化技术将继续优化，实现更高的效率和性能。
L波段圆极化弹载共形微带天线阵列的设计
科技信息2008年第27期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION
1.引言
在实际应用中,考虑到空气动力学以及需要减小阵列天线的雷达
散射截面等方面的要求,常常要求阵列天线与某些形状的载体共形,
例如飞机
、导弹等运动平台
。在实际应用中
,经常需要实现宽角域的阵
列覆盖
,而采用直线阵或平面阵往往难以实现以上角域覆盖的要求
,
常常需要将阵列共形安装在一个固定形状的表面上,从而形成非平面
的共形天线阵[1,2,3,4]。
非平面共形阵的结构形式与直线阵和平面阵相比较复杂,对非平
面阵的分析与综合通常也不同与直线阵和平面阵
。在对非平面阵的分
析与综合时要注意以下几点。
首先,由于阵列单元的位置不在同一平面上,且平面间距通常并
不相等,阵列因子与单元方向图无法分离,而阵因子往往也不是一个
简单的多项式,因而对非平面阵的方向图的分析综合通常是复杂的。
其次
,曲面上各单元的方向图可能各不相同
,甚至可能产生严重
畸变,导致较高的副瓣和较差的扫描特性。
第三,由互相不平行的表面上的阵列单元产生的辐射极化通常是
不一致的,而这将引起严重的交叉极化。
2.圆环阵理论基础
由于圆形阵列
[5,6]的诸多优点
,在基站天线
、无线电测向
、雷达
、导
航等设备中得到了广泛的应用。最简单的圆阵是单层圆阵,其结构如
图1所示。
则该阵列的场强方向函数为
E
n(r,θ,φ)=N
n=1!
a
ne-jkR
n
R
n(3-28)
式中
,R
n为第
n个单元到观察点的距离
R
n=(r2+a2-2racosφ)1/2(
3-29)
在
r>>a的情况下
R
n≈r-acosnφ
n=r-asinθcos(φ-φ
n)(3-30)
其中,φ
n为第n个单元在水平面上的位置。
图1N单元阵结构
在远场条件下
1/R
n=1/r(3-31)
因此,式(3-28)可简化为
E
n(r,θ,φ)=e-jkr
rN
n=1!
a
ne+jkasinθcos(φ-φ
n)
(3-32)
又因为第
n个点源的电流可记为
=Ijα(333)于是,式(
3-32)可进一步简化为
2.单点馈电圆极化微带天线的实现原理。
一、概述
微带天线是目前应用非常广泛的一种天线类型，由于其结构简单、制造成本低以及适应性广泛等特点，因此受到了广泛的关注和应用。而单点馈电圆极化微带天线作为一种特殊的微带天线，在通信领域中也有着重要的应用。本文将介绍单点馈电圆极化微带天线的实现原理，以及其在通信领域中的应用。
二、单点馈电圆极化微带天线的基本结构
单点馈电圆极化微带天线的基本结构包括：
1. 圆形接地板：作为微带天线的基础结构，通常采用金属材料制作，为天线提供接地。
2. 圆环辐射体：圆环辐射体与接地板相连，负责辐射电磁波信号。
3. 电容贴片：负责天线的驻波调谐，使得天线能够在特定频段内工作。
4. 馈电点：馈电点连接天线驻波调谐电路与馈线，将信号输入到天线中。
三、单点馈电圆极化微带天线的实现原理
单点馈电圆极化微带天线的实现原理主要包括以下几个方面：
1. 圆极化辐射原理：单点馈电圆极化微带天线利用圆环辐射体产生圆极化的辐射场，其工作原理可以通过极化电场和极化磁场在空间中的传播来解释。
2. 驻波调谐原理：通过电容贴片对圆环辐射体进行调谐，使得天线在特定频段内呈现驻波状态，从而能够有效地辐射出电磁波信号。 3. 馈电方式：单点馈电圆极化微带天线采用单点馈电方式，将信号输入到天线中，激发天线的辐射。
四、单点馈电圆极化微带天线的应用
单点馈电圆极化微带天线由于其优良的性能特点，在通信领域中得到了广泛的应用，主要包括以下方面：
1. 卫星通信：单点馈电圆极化微带天线在卫星通信系统中起着重要作用，其圆极化特性使得天线能够适应卫星通信系统的要求。
2. 无线通信：在无线通信系统中，单点馈电圆极化微带天线也得到了广泛的应用，其结构简单、制造成本低，适用于各种无线通信设备。
3. 射频识别：在射频识别系统中，单点馈电圆极化微带天线也有着重要的应用，其良好的性能特点使得其能够满足射频识别系统对于天线的要求。
五、结论
单点馈电圆极化微带天线作为微带天线的一种特殊类型，具有以下特点：圆极化特性明显、结构简单、制造成本低、适应性广泛等特点。在通信领域中，单点馈电圆极化微带天线得到了广泛的应用，特别是在卫星通信、无线通信、射频识别等领域中发挥着重要的作用。了解单点馈电圆极化微带天线的实现原理，对于进一步了解微带天线的工作原理和应用具有重要的意义。希望本文能够对读者有所帮助。六、单点馈电圆极化微带天线的性能优势
一种新型宽带圆极化天线研究与设计
总第２８５期 ２０１３年第７期 计算机与数字工程 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ＆．Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．４１ Ｎｏ．７ １１９６ 一种新型宽带圆极化天线研究与设计 姜波 （中周舰船研究院北京１ ０００９７） 摘要论文提出了一种新型宽带圆极化天线，成本低廉，结构简单，性能优异。此天线基板采用普通ＦＲ４板材，其辐射体由方形地、 钩形分枝及倒Ｌ形分枝三部分组成，并由５ＯＱ微带阻抗传输线进行馈电。天线尺寸为５５×５５ｍｍ ，工作在１．７５ＧＨｚ￣２．９ＧＨｚ．频段。天 线的１０ｄＢ回波损耗相对带宽和３ｄＢ轴ｔ－Ｌ（ＡＲ）相对带宽分别为４９％（１．７５ＧＨｚ￣２．９ＧＨｚ）和５Ｏ （１．８ＧＨｚ ３ＧＨｚ），其良好的圆极化和 阻抗性能可以在相关的无线通信系统中得到很好地应用。 关键词宽频带；圆极化天线 中图分类号 ｒＮ９２ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ１６７２—９７２２．２０１３．０７．０４７ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ Ｎｏｖｅｌ Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｃｉｒｃｕｌａｒｌｙ Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ Ａｎｔｅｎｎａ Ｊ【ＡＮＧ Ｂ０ （Ｃｈｉｎａ Ｓｈｉｐ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ａｃａｄｅｍｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １ ０００９７） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｎｏｖｅｌ ｃｉｒｃｕｌａｒｌｙ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ａｎｔｅｎｎａ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ，ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｔｅｓｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｓｉｍｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｌｏｗ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ｗａｓ ｐｒｉｎｔｅｄ ｏｎ ａｎ ＦＲ４ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ．Ｔｈｅ ａｎｔｅｎｎａ ｉｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ａ ｈｏｏｋ ｓｈａｐｅｄ ｂｒａｎｃｈ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｉｎｓｅｒｔｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｓｑｕａｒｅ ｇｒｏｕｎｄ ａｎｄ ｓｉｍｐｌｙ ｆｅｄ ｂｙ ａ ５Ｏ０ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ｌｉｎｅ．Ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ａｎｔｅｎｎａ ｈａｓ ｔｈｅ ｔｏｔａ１ ｓｍａｌｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ ｏｆ ｓｉｚｅ ５５×５５ｍｍｅ ａｎｄ ｗｏｒｋｓ ａｔ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｂａｎｄ ｏｆ １．７５ＧＨｚ～２．９（ Ｈｚ．Ｔｈｅ １０ｄＢ ｒｅｔｕｒｎ ｌＯＳＳ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ３ｄＢ ａｘｉａｌ ｒａｔｉｏ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ａｒｅ ４９ （１．７５ＧＨｚ～２．９ＧＨｚ）ａｎｄ ５０ （１．８ＧＨｚ～３ＧＨｚ），ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｂｏｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｈｏｏｋ ｓｈａｐｅｄ ｂｒａｎｃｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｖｅｒｔｅｄ－Ｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｒｅ ｐｒｏｖｅｄ ｔｏ ｂｅ ａ ｇｏｏｄ ｃａｎｄｉｄａｔｅ ｆｏｒ ｃｉｒｃｕｌａｒｌｙ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ Ｗｅ＇ｒｄｓ ｂｒｏａｄｂａｎｄ，ｃｉｒｃｕｌａｒｌｙ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ａｎｔｅｎｎａ Ｃｌａｓｓ Ｎｕｍｂｅｒ ＴＮ９２ １ 引言 具有圆极化形式的电磁波可以在不同气候条件和不同 的天线极化方位进行良好的传播，在无线通信系统中 现 出很强的极化适应性能。圆极化形式的无线电传播在全球 定位系统（ＧＰＳ）、卫星通信、射频识别（ＲＦＩＤ）等系统中都起 着非常重要的作用。近年来，圆极化天线技术引起了研究 者们广泛的兴趣，并得到了大量的应用Ｕ－＜Ｊ］。文献［】～５］ 中的圆极化天线有着不同的实现形式与方法，如具有四线 极化的圆盘【一 、Ｌ形槽 、ＣＰＷ馈电槽㈨、多扇形槽Ⅲ及 ＭＩＭＯ ＰＩＦＡ［５＿等结构形式均用来设计圆极化天线。这些 天线都有很好的阻抗匹配和辐射特性，但这些天线结构比 较复杂，设计和制作难度较大。文献［８，１１］提出的新型圆 极化天线具有方形地背板且为定向辐射单元，这种定向辐 射性能在ＧＰＳ、雷达和卫星等军用通信中得到广泛应用，但 其相对工作带宽较窄，通常在ｌＯ ～２Ｏ 之间。文献［６～ ７，９～１０３提出的新型辐射圆极化天线具有频带宽、辐射性 能优异等特点，这些特点使得它们在ｗＩ ＡＮ、ＲＦＩＤ等其它 民用通信系统中得到了大量的研究和运用。 本文设计的圆极化天线利用钩形分枝线、方形地作为 辐射单元，并用倒Ｌ形微带线进行馈电。仿真及测试结果 ＊收稿日期：２０１３年１月１１日，修回日期：２０１３年２月２７日 作者简介：姜波，男，工程师，研究方向：通信工程。 表明这种结构可以激励起良好的圆极化特性，并可以实现 ４９ （１．７５ＧＨｚ ２．９ＧＨｚ）的阻抗带宽和５Ｏ （１．８ＧＨｚ ３ＧＨｚ）的轴比带宽。天线设计和性能研究将在下面进行详 细阐述。 ２天线设计与性能研究 ２．１天线设计 图１为本文设计天线的具体结构及其层叠图，此圆极 化天线印刷在方形的ＦＲ４介质板上，板厚为ｌｍｍ，方形介 质板边长为５５ｍｍ，介电常数为４．６。其介质顶层由一个方 形覆铜地和一钩状的覆铜分枝组成，方形覆铜地边长为 ４０ｍｍ；介质底层为１．９ｍｍ宽的倒Ｌ形５０ｆｌ微带线，并用 它对天线进行馈电，其它的天线结构尺寸详见图１。图中 两个设计变量ＬＩ＝１９．４５ｒａｍ，Ｌ２＝２２．３３ｒａｍ。图２为设计 制作后的ＰＣＢ实物照片，并以此进行天线的Ｓ参数及方向 图性能测试。 ２．２天线性能研究 各个设计参数对天线的电气性能影响不同。为了详细 研究天线中各个参数变化对天线性能的影响，并得到最佳的 阻抗带宽和轴比带宽，需要对天线的各个参数进行详细的仿
正交缝隙耦合馈电宽带圆极化微带天线设计
正交缝隙耦合馈电宽带圆极化微带天线设计
张昭;曹祥玉;李思佳;郭蓉
【摘 要】为了实现圆极化微带天线的频带拓宽和增益提高,在缝隙耦合天线的基础上,设计了一种Ku频段正交缝隙耦合馈电的宽带圆极化微带天线.该天线以双层方形贴片为辐射单元,在拓展天线阻抗带宽的同时提高了增益;采用微带线结合正交左旋缝隙结构实现耦合馈电,通过优化缝隙结构改善了天线轴比特性.测量结果表明:阻抗带宽(VSWR＜2)和轴比带宽(AR＜3 dB)分别达到22.5％和16.2％,轴比带宽内天线增益均大于9 dBi.该结构天线以其简单的馈电设计为宽带圆极化微带天线设计提供了一定的参考价值.
【期刊名称】《空军工程大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2014(015)002
【总页数】5页(P57-61)
【关键词】微带天线;宽频带;圆极化;正交左旋缝隙
【作 者】张昭;曹祥玉;李思佳;郭蓉
【作者单位】空军工程大学信息与导航学院,陕西西安,710077;空军工程大学信息与导航学院,陕西西安,710077;空军工程大学信息与导航学院,陕西西安,710077;空军工程大学信息与导航学院,陕西西安,710077
【正文语种】中 文
【中图分类】TN82
现阶段圆极化微带天线具有体积小、剖面低、易共形、能接收任意线极化来波等优点在卫星通信领域中拥有广阔的应用前景,因此对其研究具有重要意义[1-2]。但是由于圆极化微带天线阻抗带宽和轴比带宽通常较窄、增益较低需要进一步的研究。
针对拓展圆极化轴比带宽、提高天线增益的问题,文献[3]提出一种双层贴片结构,利用威尔金森功分器通过H形口径耦合馈电,轴比带宽虽达到30%,但增益仅大于6
dBi;文献[4～5]深入介绍了通过微带巴伦为4个L型探针馈电的单贴片圆极化微带天线,3 dB轴比带宽均达到了80%,但带内增益仅在3 dBi以上;文献[6～7]应用三馈电方式实现圆极化辐射,3 dB轴比带宽分别达到19.8%和33%,带内增益大于3
宽带圆极化天线设计探究
宽带圆极化天线设计探究
摘要：圆极化天线相比于线极化天线具有减少极化不匹配、降低多径干扰和遏抑法拉第旋转效应等优点，因此，本文旨在对低剖面宽带圆极化天线进行研究，以满足先进移动通信和卫星通信等系统的需求，该研究具备广阔的应用前景。
关键词：宽带圆极化；天线设计；
1 宽带圆极化天线优势分析
1.1圆极化天线可以有效降低多径干扰效应带来的影响
在电磁波的传播路径中，除了空气之外还存在大型建筑、地面和高山等物体，当电磁波遇到这些物体后会发生反射和透射等现象，电磁波的强度、方向和极化等属性可能会发生一定的改变。这些电磁波的变化都会对无线通信系统的传输质量造成一定的影响，使信息的有效传递面对极大的挑战，相对于线极化天线，圆极化天线可以很好的应对这些挑战。
1.2圆极化天线可以有效降低法拉第效应带来的影响
在卫星通信中，当电磁波穿过电离层时，电离层中离子化的带状区域会使电磁波的极化角度发生偏转，对低频工作的电磁波影响尤为明显。这种极化角度的偏转对线极化电磁波的影响是巨大的，很有可能导致线极化的接收天线无法有效的接收信号，而圆极化电磁波由于其自身具有自旋方向的原因，可以极大的减少法拉第效应对其的影响。
1.3 圆极化天线可以有效的应对极化失配现象以提高信号质量
在天线装配过程中，线极化天线需要严格的进行固定角度的装配，而圆极化天线在装配过程中，发射天线和接收天线之间不需要严格的按照角度进行装配。这是因为线极化天线如果没有按照固定角度进行装配时，天线工作过程中会出现极化失配的现象，导致信号质量变差甚至无法接收信号，而圆极化天线由于其具有自旋的特点，则不需要特别担心这个问题。圆极化天线可以有效的应对极化失配现象以提高信号质量。因为圆极化电磁波可以分解为两个相互正交的线极化波（振幅相同，相位正交），即圆极化电磁波可以由两个相互正交的线极化波组成。因此，圆极化天线可以有效的对线极化电磁波进行接收，从而在一定程度上减弱天气和多径反射等干扰，广泛的应用于雷达和卫星等通信系统中。在雷达通信系统中，圆极化天线可以比线极化更容易、更准确的检测到敌方目标，从而准确定位目标；在卫星通信系统中，圆极化天线可以减弱法拉第效应和极化失配带来的影响，实现信号的高效传输。另外，在复杂的通信系统中，低剖面天线在实际应用场景中有着更大前景，对于空气动力学和外观的应用场景更是如此。