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圆极化天线及天线小型化研究概要

西安电子科技大学硕士学位论文

圆极化天线及天线小型化研究

姓名：

姚凌岳

申请学位级别：

硕士专业：

电磁场与微波技术指导教师：

谢拥军

20100101

摘要

随着空间和通信技术的发展，圆极化天线以其具大的优势，在无线领域中发挥着重要作用。

线极化波容易在传输环境中发生极化偏转造成衰减，而圆极化波遇到障碍物会反向，因为直射波和反射波会有极化隔离，所以圆极化波具有很强的抗干扰能力和防雨雾能力，并且在民用和军用领域被广泛使用。

本文对圆极化天线的设计理论与实现方法进行了研究，主要分为平面螺旋天线和微带圆极化天线两部分。

第一部分设计了一个背腔阿基米德螺旋天线，其工作频率为１．４ＧＨｚ’２．５ＧＨｚ之间，天线直径和高度分别为１０４ｃｍ和５０ｃｍ。

通过在天线末端加入阻抗为１４０欧姆的短路片作为匹配负载，以及在介质上层表面加入金属环，可以更好的提高天线的轴比特性；第二部分以微带天线为理论基础，设计了一个双馈加载指线的圆极化贴片天线，分析了指形加载对天线性能的影ｎ向，并用ＡｎｓｏｆｔＨＦＳＳ进行优化仿真。

结果与传统双馈天线相比，在相同Ｔｈｅｔａ的情况下，该形式的天线拥有更好的轴比和方向图特性。

关键词：

圆极化；天线；小型化

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｗｉｍｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎａｎｄｓｐａｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｉｒｃｕｌａｒｌｙｐｏｌａｒｉｚｅｄａｎｔｅｎｎａｓｈａｖｅｇｒｅａｔａｄｖａｎｔａｇｅａｎｄｍａｋｅｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｆｉｅｌｄ．Ｌｉｎｅａｒｐｏｌａｒｉｚｅｄｗａｖｅｗｉｌｌｈａｖｅｔｈｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｉｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｂｒｉｎｇｅｎｅｒｇｙｌｏｓｓ，ｂｕｔｔｈｅｐｏｌａｒｉｚｅｄｗａｖｅｗｉｌｌｒｅｔｕｒｎｗｈｅｎｉｔｍｅｅｔａｎｏｂｓｔａｃｌｅ，

ｉｔａｌｓｏｈａｓｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｄｉｒｅｃｔｗａｖｅａｎｄｒｅｆｌｅｃｔｗａｖｅ，

ｏｕｔｓｔａｎｄｉｎｇａｎｔｉ－ｊａｍｍｉｎｇａｎｄａｎｔｉ－ｍｉｓｔｙｒａｉｎａｂｉｌｉｔｙ．Ｉｎｍｉｌｉｔａｒｙａｎｄｃｉｖｉｌｉａｎｆｉｅｌｄ，ｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｒｌｙｐｏｌａｒｉｚｅｄａｎｔｅｎｎａｈａｓｂｅｅｎ

Ｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｔｈｅｏｒｙ

ｐｏｌａｒｉｚｅｄｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄａｌｒｅａｄｙ．ａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｃｏｕｔｅｍｃａｎｏｆｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｒｌｙａｎｔｅｎｎａｈａｖｅｂｅｅｎｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ，ｂｅｍａｉｎｌｙｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｗｏｐａｒｔｓ，ｗｈｉｃｈｉｓｐｌａｎｅｓｐｉｒａｌ

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Ｋｅｙｗｏｒｄ：

ＣｉｒｃｕｌａｒｌｙＰｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ；Ａｎｔｅｎｎａ；Ｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎ

西安电子科技大学

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秉承学校严谨的学分和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。

申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。

本人签名：

幺皿厶查盘Ｌ

西安电子科技大学

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研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。

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同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。

（保密的论文在解密后遵守此规定）

本学位论文属于保密，在一年解密后适用本授权书。

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第一章绪论

第一章绪论

１．１课题背景

随着空间技术和通信领域的发展，圆极化天线以他强大的优势，在无线领域中发挥着重要作用。

线极化波容易在传输环境中发生极化偏转造成衰减，圆极化波遇到障碍物会反向。

直射波和反射波会有极化隔离。

具有很强的抗干扰能力和防雨雾能力。

在民用和军用领域被广泛使用。

现代无线通信事业的发展，卫星导航定位系统在人类社会的生活中起着的作用已经越来越重要。

他们天线的极化方式都是圆极化，因此研究圆极化天线便有很重要的作用。

ＧＰＳ的空间部分是由２４颗工作卫星组成，均匀分布在６个轨道面上（每个轨道面４颗），轨道倾角为５５０。

此外，还有３颗有源备份卫星在轨运行。

卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到４颗以上的卫星。

由于ＧＰＳ天线具有的全天候、高精度的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。

格洛纳斯ＧＬＯＮＡＳＳ是俄语中“全球卫星导航系统ＧＬＯＢＡＬＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮＳＡＴＥＬＬＩＴＥＳＹＳＴＥ的缩写。

作用类似于美国的ＧＰＳ天线，与美国的ＧＰＳ系统不同的是ＧＬＯＮＡＳＳ系统采用频分多址（ＦＤＭＡ）方式，根据载波频率来区分不同卫星（ＧＰＳ是码分多址（ＣＤＭＡ），根据调制码来区分卫星）。

每颗ＧＬＯＮＡＳＳ卫星发播的两种载波的频率分别为Ｌ１＝１，６０２＋０．５６２５Ｋ（ＭＨＺ）和Ｌ２＝ｌ，２４６＋０．４３７５Ｋ（ＭＨＺ），其中Ｋ＝Ｉ～２４为每颗卫星的频率编号。

所有ＧＰＳ卫星的载波的频率是相同，均为Ｌ１＝１５７５．４２ＭＨＺ和Ｌ２＝１２２７．６ＭＨＺ。

北斗卫星定位系统是由中国建立的区域导航定位系统。

该系统由四颗（两颗工作卫星、２颗备用卫星）北斗定位卫星、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端三部分组成。

北斗定位系统可向用户提供全天候、二十四小时的即时定位服务。

１．２圆极化天线的应用【１】

辐射或接受圆极化波的天线被称为圆极化天线，圆极化天线在无线领域有重要的作用。

圆极化天线主要分为两大类，一类是微带天线。

在航天飞行器中，由于航天飞行器姿态不固定，他们的通讯测控设备要求共形，重量轻，体积小，成本低的圆极化天线。

圆极化微带天线是满足这种要求的理想天线。

另一类是螺旋

２圆极化天线及天线小型化研究

天线，由于螺旋天线在很宽的频带上基本呈现电阻特性，易于实现宽频特性，稳定性比较好。

微带天线的概念早在１９５３年就已经提出【２】，但是并未引起工程界的重视，在五十年代和六十年代只有一些零星的研究，真正的发展和实用是在七十年代由于微波集成技术的发展以及各种低耗介质材料的出现，微带天线的制作得到了工艺保证；而空间技术的发展，又迫切需要低剖面的天线元，１９７０年出现了第一批实用的微带天线。

在８０年代中，微带天线无论在理论与应用的深度上和广度上都获得了进一步的发展１３Ｊ。

微带天线成为了天线研究中的一个重要课题，受到各方面的注意。

通过一定的馈电方式，导体贴片与接地金属面间的介质区域内被激励起射频电磁场，该场从贴片边缘与接地面形成的间隙向外辐射。

微带天线的低剖面结构使其本身就属于一维小型化天线，并且相比普通微波天线具有易与载体表面共形，易集成以及便于获得圆极化，实现双频、双极化工作等优点。

由于它独特的结构和多样化的性能，其在卫星通信、移动通信以及军事通信中都有广泛的应用前景。

螺旋天线是一种频率无关的天线，已经被人们研究了４０年。

不受频率的约束为人们在广泛的频率范围内提供了均衡的电特性。

然而，频率不受约束的天线往往具有方向图宽，方向性差和较低的增益，这些缺点使得它无法适应很多实际应用。

一种克服这一缺陷的方法是通过利用天线阵列的原理。

这种方法可以改善天线的方向图，提高天线的增益，但是它的宽带特性将在阵列的环境下失去。

平面螺旋天线是一种宽频带天线，因其结构紧凑、尺寸小、重量轻而得以在雷达对抗、军事、航天领域都能发挥广泛应用。

其中，在空间定位领域的应用最突出的就是ＧＰＳ全球定位系统。

ＧＰＳ能全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。

以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、工程变形监测、资源勘察等多种学科。

从１９９３年美国的全球定位系统ＧＰＳ全部组网投入使用，由于它能提供高精度的三维位置、三维速度和时间使得ＧＰＳ导航迅速普及应用。

但是在某些领域ＧＰＳ存在一定的局限性，如在高山峡谷地带，由于高山遮挡，可见的卫星数减少，森林地区由于受树木遮挡，卫星信号失锁，因此有时卫星数量少于四颗，难以进行ＧＰＳ定位测量，即使接受四颗卫星，定位精度及可靠性也较差，尤其是相对定位，有时候无法求解基线。

这些局限性就可以通过ＧＬＯＮＡＳＳ系统和北斗系统加以弥补。

因此将微带天线的特点和ＧＰＳ／ＧＬＯＮＡＳＳ／北斗系统结合，开发出能同时接受ＧＰＳ，ＧＬＯＮＡＳＳ和北斗信号的圆极化天线，一直为人们所关注。

第一章绪论

１．３本课题研究的主要内容

本论文的主要任务是根据ＧＰＳ／ＧＬＯＮＡＳＳ川匕斗天线系统的具体要求，设计一个方案，并结合软件仿真结果来设计天线。

文章主要包含以下几部分内容：

第一章：

绪论。

介绍本课题的背景，圆极化天线的应用，并简介论文主要内容。

第二章：

天线的基本理论以及圆极化技术，主要是从微带天线的分析入手，研究其优缺点，引入圆极化天线的各种参数，并且对几种简单的微带天线进行分析和说明。

第三章：

研究基于平面螺旋天线的非频变天线，对比了等角螺旋和阿基米德螺旋各参数对天线性能带来的影响。

第四章：

设计并优化背腔阿基米德天线，优化馈电网络。

利用ＨＦＳＳ软件对天线进行仿真得到了反射系数、方向图、轴比等仿真数据。

设计了一个指型加载的双馈贴片天线。

比较传统的双馈天线，在低仰角情况下，具有更优的轴比。

第五章：

总结和展望。

对阿基米德螺旋的研制进行了总结，并提出了该天线在研制过程中存在的问题，及下一步研究方向。

第二章天线理论与圆极化技术

第二章天线理论与圆极化技术

２．１微带天线分析

２．１．１微带天线分类

微带天线根据其辐射单元形式大致可以分为４类１４Ｊ：

微带贴片天线，微带振子天线微带线性天线，微带缝隙天线。

通常介质基片的厚度与波长相比是很小的，因而它实现了一维小型化，属于电小天线的一类。

另外，随着技术的进步，现在许多手机天线都是采用曲折线型的微带天线实现了手机天线的小型化。

微带贴面天线是最常见的形式，如图２．１（ａ，ｂ）所示它由带导体接地板的介质基片上贴加导体薄片形成，通常利用微带线或同轴线类馈线馈电，使在导体贴片与接地板之间激励起射频电磁场，并通过贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射。

其基片厚度与波长相比一般较小，因为它实现了小型化。

（６）

徽接

接地线

ｔｆ）【ｄ）

图２一ｌ

（ａ）微带贴片天线；（ｂ）微带振子天线；

（ｃ）微带线性天线；（ｄ）微带缝隙天线：

导体贴片一般是规则形状的面积单元，如矩形，圆形或圆环形薄片，也可以是窄长条形的薄振子。

由后者形成的天线称之为微带振子天线。

如果利用微带线的某种形变（如直角弯头，弧形弯角）来产生辐射，便称之为微带形天线，如图２．１（ｃ）所示，这种天线大多沿线传输行波，他们又称为微带行波天线。

也可以利用开在接地板上的缝隙来产生辐射，此时由介质基片另一侧的微带线或者其他馈线（如槽线）对其馈电，这种单元形成的天线称之为微带缝隙天线或微带开槽天

６圆极化天线及天线小型化研究

线，参看图２．１（ｄ）。

微带天线的理论，主要有３类：

１．传输线模型

这个是最早出现的最简单的分析模型，它将一矩形贴片天线等效为一段传输线，两端由辐射缝隙的等效到那加载，但本方法只能够用于薄矩形贴片天线。

２．空腔模

将薄微带天线的贴片下空间看成是由上下为电壁，四周为磁壁围成的谐振空腔（漏波空腔）。

这种模型使微带天线的工作特性有了更加深入的理解，可以精确计算厚度ｏ．ｏｏｓ；ｔ，至ｏ．０２乃（乃是介质波长）的微带天线输入阻抗。

这个办法可用于各种规则贴片。

但基本上限于天线厚度远小于波长的情况。

３．全波分析法或称积分方程法

最初的典型做法是，先导出微带贴片上单位电流元满足边界条件的并矢格林函数Ｇ（ｒ，，．，），场点（，．处）的电场可以表示为

Ｅ（，．）＝一，纵ｌＧ（ｒ，，．，）・，驴，）西（２－１）

式中，Ｊ（ｒ’）是贴片上，．’处（源点）的电流密度，令此电场在贴片表面的切向分量为零，便得到对，（，，）的积分方程。

对该电流选择适当的基函数展开式和实验函数，可将积分方程化为矩阵方程，从而可解出贴片电流并用来计算天线的特性。

这种处理方法称为空域矩量法，其缺点是计算时间长。

后来更广泛应用的是谱域矩量法，即导出谱域并矢格林函数，在谱域用矩量法解积分方程，从而简化了计算。

２．１．２微带天线的优缺点和应用

与普通微波天线相比，微带天线有以下的优点：

１）剖面薄，体积小，重量轻；

２）具有平面结构，并可制成与导弹，卫星等载体表面共形的结构；

３）馈电网络可与天线结构一起制成，适合用于印制电路大批量生产；

４）便于实现圆极化，易于实现双频，双极化等功能。

５）天线的散射截面小

微带天线很适合于组合式设计（固体器件，如振荡器，放大器，可变衰减器，开关，调制器，混频器，移相器等）但与常规天线相比，微带天线也有不少缺点，比如：

１）频带比较窄；２）有导体和介质损耗，并且会激励表面波，导致辐射效率降低；

３）功率容量较小，一般用于中小功率场合：

４）性能受到基片材料影响较大。

黧萎黧三二要要求低剖面辐射器的场厶，即磊荔簇轰茬矗鬏；磊蓑●傅檐霎羹萎竺生：

掣篓：

篓竺鎏意，可以抑制或者清楚表面波。

在飞行器或地面也往往被有限使用。

一～”…川ｍ’从巾酬八域’

２．１．２微带贴片天线分析

ｆ占Ｊ

图２．２

将两条缝隙的辐射场叠力Ⅱ，佣“雾总辐舰其Ｈ面方向可表示为．，冗盼

叭ＩｌＬ、一ＣＯＳ伊）

厶（口）＝—劳Ｌ～ｓｉｎ护（２．２）

百∞妇

Ｈ面方向图为

．，ｚｈ

ｓｌｎ（＿广ｃｏｓｆ：

）

左（劝＝一／ｆＤｚｈ协３，

—一ＣＯＳ伊。

Ａｃｏｓ喏咖纠

…～“……开心ｕＶ／Ｊ‘雌矩形贴片天线的传输线模型角。

式中，ｐ，咖为场点球坐标，伊是从ｚ轴算起的极角，缈是从ｘ轴算起的方位角ｏ

Ｈ面和Ｅ面板功率宽度的近似值如下

圆极化天线及天线小型化研究

２皖＝２ｃｏｓ４（２－４）

２纠ｃｏｓ。

１ｅ辱，

一条Ｗ边，辐射缝隙的辐射电导为（２－５）

ｇ＝志扣ｐ（等ｃｏｓ啊纰鲋伊

其近似值为（２．６）

ｇ＝而１‘石Ｗ）２，形＜ｏ．３５磊

ｑ（２．７）ｚ击一击＇０．３５磊＜…五

ｑ（２．８）ｚ去渺２凡（２．９）

除辐射电导外，开路端缝隙的等效导纳还有电容部分，它由边缘效应引起，其电纳可用延伸长度越来表示

色＝％留（斛）ｚ脚／Ｚｏ

式中（２．１０）

ｚｏ；罢面ｈ，∥；ｋｏＣ，予。

２万万∥２ｕ。

（２．１１）

乞＝孚＋．ｅ，２－１、１＋可ｌＯｈ）．１．胆

△，：

０．４１２ｈ（ｅｅ＋０．３）（Ｗ／ｈ＋０．２６４）．

（‘一０・２５８）（ｗ／ｈ＋０・劲（２－１２）（２．１３）

由图２．４（ｂ）知，矩形微带天线的输入导纳就是将一条缝隙的导纳经长为Ｌ，特性阻抗为Ｚｏ的传输线变换后，与另一条缝隙的导纳并联的结果。

如用延伸长度来表示电容效应，应有圪－ｏ，＋Ｋ黔粼

（２．…谐振时，匕的虚部为零，谐振长度为

第二章天线理论与圆极化技术

三＝—兰譬一２世＝—三一２△，２√乞２ｆ４ｅ，

式

Ｊ７（２．１５）式中，ｃ为自由空间的光速，ｃ＝３ｘ１０８ｍ／ｓ，由此得到天线谐振频率工的计算￡＝———二—一２（Ｌ＋２Ａ／）ｘ］－ｉ（２．１６）、。

天线的方向性为

肚击学，２（２－１７）

矩形贴片天线的空腔模型

在薄微带天线的前提下，可将微带贴片与接地板之间的空间看成是上下的电壁，四周是磁壁的漏波空腔，于是便可以根据边界条件，用模展开法或者匹配法解出该区域的内场。

天线辐射场由空腔四周的等效磁流的辐射来得到。

天线出入阻抗可根据空腔内场和馈源激励条件来求得。

内场由模展开法得到空腔内场一般如下解

乜＝风编善南一髻参协㈦

皿＝击等（２－１９）

ｑ＝盖等（２－２０）

式中，‰。

为满足空腔边界条件的本征函数（本征模）；吒。

为其本征值（本征模的谐振波数）‰为自由空间传播常数，‰＝２ｘ／Ａｏ＝２ｘｆ／ｃ；ｋ为内场的传播常数；％为自由空间波阻抗，‰＝４７７￡ｏ。

＝３７７Ｑ；以为ｚ向激励电流密度。

２．２圆极化特性原理及参数

辐射或接收圆极化波的天线称为圆极化天线【５驯，圆极化波具有以Ｆ重要性质：

１）圆极化波是一个等幅的瞬时旋转场。

即沿其传播方向看去，波的瞬时电场矢量的端点轨迹是一个圆。

若瞬时电场矢量沿传播方向按左手螺旋的方向旋转，称之为左旋圆极化波，记为ＬＨＣＰ；若沿传播方向按右手螺旋旋转，称之为右旋圆

圆极化天线及天线小型化研究

极化波，记为ＲＨＣＰ。

２）一个圆极化波可以分解为两个在空间上和在时间上均正交的等幅线极化波。

由此，实现圆极化天线的基本原理就是：

产生两个空间上正交的线极化电场分量，并使二者振幅相等、相位相差９０度。

３）任意极化波可分解为两个旋向相反的圆极化波。

作为特例，一个线极化波可分解为两个旋向相反、振幅相等的圆极化波。

因此，其他任意极化的来波都可由圆极化天线收到；反之，圆极化天线辐射的圆极化波也可由其他任意极化的天线收到，这正是在电子侦察和干扰等应用中普遍采用圆极化工作的原因。

４）天线若辐射左旋圆极化波，则只接收左旋圆极化波而不接收右旋圆极化波；反之，若天线辐射右旋圆极化波，则只接收右旋圆极化波，这称为圆极化天线的旋向正交性。

其实，这一性质就是发射天线和接收天线之间的互易定理。

５）圆极化波入射到对称目标（如平面、球面等）时，反射波变为反旋向的。

即左重频谱复用，增加了通信容量。

旋波变为右旋波，右旋波被变为左旋圆极化波。

图２．３表示圆极化波入射于导体平面和导体球面的情形。

设入射波是左旋圆极化波，入射电场可表为：

艮ｒ髟弋．，

图２．３≮吒ｊ｝

ＥＨ＝Ｅｖｅ却｜２

由于导体平面上切向电场为零，经过到体面反射后的场可以写为：

Ｑ・２１）

露＝一％，彰＝耳（２－２２）

即：

睇＝一髟Ｐ一川２＝髟Ｐ肛陀（２－２３）

也就是说，反射波是右旋圆极化波。

由这一性质可知，采用圆极化波工作的雷达具有抑制雨雾干扰的能力。

因为水点近似呈球形，对圆极化波的反射是反旋的。

而雷达目标（如飞机、导弹）一般是非简单对称体，它对于圆极化波的反射波是椭圆极化波，故具有同旋向的圆极化成份。

第二章天线理论与圆极化技术

６）任意极化波的瞬时电场矢量的端点轨迹为一椭圆。

设极化椭圆的长轴为２Ａ，短轴为２Ｂ之比，则长轴与短轴的比，称为轴比

ＡＲ（ＡＲ．ＡｘｉａｌＲａｔｉｏ），或简记为，．＝Ａ／Ｂ。

一般情况下，轴比用分贝数来表示：

，．Ｉ（招）＝２０１９Ｉｒｌ＝２０１９（昙）

正；对右旋被，，．的符号为负。

（２—２４）为反映极化波的旋向，可以规定轴比，．具有正、负号：

对左旋波，，的符号为

圆极化天线的基本电参数就是它所辐射电磁波的轴比一般是指其最大增益方向上的轴比。

对于纯圆极化波，轴比，＝１，即ＯｄＢ。

轴比，．不大于３ｄＢ的带宽定义为天线的圆极化轴比带宽。

２．３圆极化微带天线分析

所谓的极化，它反映的是：

空间电磁波的时变电场矢量的幅度大小和方向随传播方向变化的情况【ｌ‘７１。

而天线的极化则定义为电磁场中电场的分量相对于地丽的方向。

如果无线电波是通过空气传播的，并且它的电场方向与地面垂直，我们称垂直极化波；同样，如果电磁波的电场方向与地面平行，我们称之为水平极化波，还有圆极化和椭圆极化【１８】。

而圆极化和椭圆极化又可以分为左旋圆极化和右旋圆极化㈣。

用微带天线产生圆极化波的关键是产生两个极化方向正交的，幅度相等的，相位相差９０度的线极化波。

根据这样的基本考虑，用微带天线实现圆极化辐射主要有以下几种方法：

ａ）正交馈电的单片圆极化微带天线；

ｂ）一点馈电的单片圆极化微带天线

ｃ）由曲线微带构成的宽频带圆极化微带天线

ｄ）微带天线阵构成的圆极化微带天线。

２．３．１单馈电圆极化微带天线技术

微带天线的优点之一是便于实现圆极化工作。

用单片微带贴片天线就能实现圆极化辐射可有两种设计方法：

单馈点法和多馈点法。

此外也可用多个线极化微带贴片天线或其他微带天线元来辐射圆极化波（多元法）。

单馈点圆极化微带天线无需任何外加的相移网络和功率分配器就能实现圆极化辐射。

它是基于空腔模型理论，利用两个辐射正交极化的简并模工作。

现以矩

圆极化天线及天线小型化研究

形贴片为例介绍其基本技术。

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图２．５

设贴片尺寸为口ｘｂ，参看图２．５。

单馈点圆极化微带天线一般有如下几种技术实现圆极化：

ａ）切角；ｂ）似方形贴片；ｃ）贴片上刻缝隙；ｄ）外置微扰枝节；ｅ）分裂缝隙。

关于极化方向的判定主要是依据馈电点位置来判定，通常可以方便地实现左旋圆极化和右旋圆极化、双极化、多频带等。

不同的馈电位置可以实现不同的极化旋向。

圆极化微带天线的一个重要电参数是轴比带宽，通常情况下，对于单层、较薄的介质基片，其轴比带宽约为０．１％一２％。

２．３．２单馈电正方形圆极化微带天线设计

这里以单馈点矩形微带天线为例设计圆极化微带天线，参见图所示。

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图２．６．‘ｌ＼一Ｗ｜ｆｅｅｄ

参照图２－６ａ，假定工作在圆极化条件下的频率为丘和五，他们是微扰面积血的函数。

对于图２．６ａ所示的切角微带天线，有：

正＝ｆｏｅ口一了２Ａｓ】（２－２５）

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第二章天线理论与圆极化拉术其中工是没有切角时天线的谐振频率，Ａｓ为截去的面积－而且上＝‘对于似正方形贴片．参照圈２《ｂ．一般有：

｛，＝ｆｏ［１一“－ｆ］Ｌ＝ｆａ，＆＝Ｌｃ（２—２６）关于极化旋向与馈电点相关，不同的馈