比较几种新型环形圈圆极化微带贴片天线文档格式.docx

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在[7-9],加载了一个条带和插槽的环形圈天线可以很好的匹配到50欧姆同轴探针，并减小了贴片的大小。

如果环形圈球圈在内圈增加一对槽口和一个条带,那么天线将会此显示出圆极化特性。

基于孔径耦合微带线馈电的环形圈贴片天线,也被证明产生圆极化特性[10]。

在本文中,两个增强技术应用于圆极化贴片天线环孔：

在环孔嵌入条带和切一个交叉槽到地平面。

对于一个窄环形圈贴片天线,它是很难与50欧姆阻抗的同轴馈电线有良好的匹配。

在在给定频率下，取得紧凑型贴片的尺寸和圆极化特性,这些分支条带用来匹配同轴探针。

这种所推荐的结构可以有效地使贴片天线的尺寸更小化。

在环形圈贴片天线上增加地平面十字槽，可以进一步大幅度削减规模。

本文实验性地设计和研究了各种新颖的环形圈圆极化天线,并且评估了圆极化性能。

2.紧凑的具有各种嵌入式条带的环形圈贴片天线

一般而言,圆形微带贴片天线比矩形贴片小。

作为一个参考,我们选择传统的圆形微带贴片天线。

在本文中提出的所有贴片天线是FR4基板衬底,相对介电常数4.2,厚度1.52毫米,损耗角正切0.02，地平面尺寸为60mmx60mm。

使用一个环形圈贴片天线结构，可以降低相同的贴片外半径的谐振频率。

几种不同内半径（外半径恒为24.8mm）的环形圈贴片天线的模拟回波损耗为图1所示。

最佳尺寸参数选为：

外半径扶轮=24.8毫米,内半径R2=7.0毫米,录像、位于内圈的边缘。

该中心频率是1.550GHz。

相比较而言，具有相同半径的最佳传统的圆形贴片的回波损耗就显示出来了，其中心频率为1.742GHz。

仿真是利用有限元方法完成。

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图1.不同内圆半径的圆形贴片天线和环形圈天线的回波损耗

为了的得到环形圈天线的圆极化特性，在微带线中嵌入内圈[12],这种天线被命名为A型天线。

A型天线：

RX=24.8mm,内半径R2=7.5mm,带宽度w=2.0mm,馈电点坐标（-6.5mm,6.5mm）,中心频率为1.620GHz。

我们发现,如果环形圈的内半径增加了，共振频率就减少。

但随着内半径的变大，就会出现高阻抗，并且很难与50Ohms相匹配。

所以，一些放置在环形圈内的匹配带在低频率下可以取得较好的匹配。

在本文中，一些新的以前未报告的结构呈现在图2。

如果馈电点的位置选择得当，环形圈贴片天线在给定频率下，会激发产生振幅相同、相位差为90度的两个正交模式。

因此，实现了环形圈的圆极化特性。

图2.几种条载环形圈微带贴片天线的几何坐标系统（a）A型，（b）B型，（c）C型，（d）型

参考图2.（a）的几何图，图2.（b）-（d）所示为三种使用不同的嵌入式匹配条的新的环形圈贴片天线。

使用最佳化结果，A型、B型、C型天线的尺寸规格[12]都列在表1中。

对相同大小外半径的环形圈，四个不同的圆极化天线的实测回波损耗和轴比性能分别如图3、图4所示。

可以看到,新的几何图形的谐振频率较低,特别是D型,产生的谐振频率较小的天线。

当轴比带宽相似于参考天线时，轴比的性能有利于这些结构。

A型、B型、C型、D型天线性能的比较列在表2。

图5（a）、（b）、（c）、（d），显示了四种类型在各自的中心频率下，在XoZ平面上的归一化辐射方向图,测量使用旋转的偶极子。

可以看出，通过在环形圈天线上嵌入匹配分支带，在维持很好的圆极化特性下，中心频率降低了10%。

表1.条载环形圈贴片天线的尺寸规格

图3.不同条载环形圈贴片天线的实测回波损耗的比较

图4.不同条载环形圈贴片天线测量轴向比率的比较

图5.不同条载环形圈贴片天线测量旋转的辐射方向图

表2.不同条载环形圈贴片天线的测量性能

图6.带有十字槽地平面的E型天线和F型天线

（a）E型天线的贴片，（b）F型天线的贴片，（c）十字槽地平面

图7.F型贴片天线的不同内半径R3的模拟回波损耗

3.附有一个十字槽地平面的环形圈圆形贴片天线

为了获得更小的贴片天线尺寸,一个十字槽技术用在地面平面。

图6演示了附有十字槽在地面上的两个不同的天线（相同的外半径）。

图6（a）所示为E型天线（嵌入条载环形圈天线）。

散热片的尺寸选为:

R1=24.8mm,R2=11mm,W=2毫米,L=5.5mm,馈电点坐标:

（-3mm,3mm）。

在地面平面的十字槽的尺寸是：

L1=24mm,L2=25.6mm,R4=4mm,w=2mm,如图6所示（c）。

测量10dB的回波损耗阻抗带宽约为47MHz（1.412GHz，1.459GHz）,大约是中心频率1.434GHz的3.28%。

测量3dB的轴向比率的带宽大约是14MHz（1.427GHz，1.441GHz）,大约是中心频率的0.98%。

接下来,如图6（b）所示，一个外半径R1和内半径R2的环形圈贴片被放置在以一个半径为R3的小圆形贴片为中心的周围，命名为类型F天线。

图6（c）所示为加载圆形槽的十字槽放置在地平面上。

这个图型与E型天线相似，但是它可以通过小的内部圆形贴片来删除条带。

对R3的参数扫描分析是为了得到最佳参数：

R1=24.8mm，R2=22mm，L1=48mm，L2=49.8mm，R4=4mm。

图7所示是R3从7mm到12mm的模拟回波损耗。

结果表明最佳值是R3=9mm。

第二个参数扫描分析对在地面上的圆形槽的半径R4，如图8所示。

在R4=0的情况下，只有十字槽，没有增加在中心的圆槽。

可以发现，这个新结构的馈电点位置对中心频率和阻抗带宽几乎没有影响，可以在图9上观察到。

这对制造业有着显著的优势。

图8.对于附有不同半径R4的地面圆形槽的F型天线的模拟回波损耗

图9.不同馈电点位置的F型天线的回波损耗

图10.E型天线和F型天线的测量回波损耗

图11.E型天线和F型天线的测量轴向比率

图12.在1.070GHz下的F型天线的测量旋转辐射方向图

优化的E和F型天线的测量和模拟回波损耗和轴比分别显示在图10和图11。

对于类型F天线，实测回波损耗大于10dB的频率范围，发现为55MHz（1.039GHz，1.094GHz）,约是中心频率1.07GHz的5.15%；

测量3dB轴向比率带宽，发现为16MHz（1.065GHz，1.081GHz），大约是中心频率1.07GHz的1.50%。

图12显示的是在XoZ平面上的辐射方向图,测量使用旋转的偶极子，该图显示了一个约90度的轴向比率波束宽度。

4.总结

本文提出了减小环形圈贴片天线的尺寸和同时保持圆极化特性的两种技术。

本文对几个新型紧凑的环形圈贴片天线几何体进行了数值和实验上的研究。

这些新型的环形圈贴片天线可以显著的减小贴片的尺寸，同时可以产生很好的圆极化特性。

环形圈放置在圆形贴片周围的圆形贴片并且附有一个十字槽地平面的天线与附有条载环形圈贴片的天线相比较，天线的尺寸减小了55%，相比也可得到良好的阻抗带宽和轴比带宽。

感谢

这项工作由爱尔兰科学基金会所支持。

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读后感

读完这篇英文论文，实在是需要很多时间。

要想了解它，首先的看懂。

最大的问题就是翻译，好多专业术语得去查找，不能直接用有道去翻，光是题目就花去了好多时间。

好多词语有好多意思，所以在读这篇文章事业在不停地修改之前翻好的还有问题的内容。

但是把这些专业术语都弄明白之后，再读这篇文章就简单多了。

这是一篇关于环形圈圆极化微带贴片天线的文章，对几种新型天线进行了比较，得到更适合的天线（尺寸和输入阻抗方面），本文对这几种天线的各种参数进行了详细的讨论，让我能够更好地了解这几种天线，对其中的参数要求也有了一定的认识。

通过这篇文章，我接触了许多新的词：

回波损耗、馈电点、圆极化。

回波损耗是表示信号反射性能的参数。

回波损耗说明入射功率的一部分被反射回到信号源。

回波损耗愈大愈好。

馈电点指信号流入、流出的位置， 

也可以说是馈线和单元的连接点。

一般指天线馈电点。

当无线电波的极化面与大地法线面之间的夹角从0～360°

周期的变化，即电场大小不变，方向随时间变化，电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影是一个圆时，称为圆极化。

之前对天线的了解也只是家中电视啥的室外天线，也不知道为什么要设计成那种形状。

读了这篇文章后我了解了天线的不同设计不是为了美观有区别，是为了体现出不同的特性。

通过这篇文章的阅读，是我懂得了我们不要因为一件事的开头难而就不去做它，不要因为这是英文的我们看的不方便，被其中的陌生的专业术语而吓到，重要的是你坚持做了，你就会发现你会获得不一样的收获。

我们在平时，不管是做研究还是其他事，不要因为它困难而不去做，无论你经历了多少失败或者进度太慢，你都走在那些还在原地徘徊的人。

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