圆极化微带天线设计(最新整理)
宽带圆极化微带天线分析与设计
宽带圆极化微带天线分析与设计一、本文概述本文旨在深入探讨宽带圆极化微带天线的分析与设计。
随着无线通信技术的飞速发展，天线作为无线通信系统的关键组成部分，其性能直接影响到整个系统的传输质量和效率。
宽带圆极化微带天线作为一种重要的天线类型，具有宽频带、圆极化、低剖面、易集成等优点，因此在卫星通信、移动通信、雷达系统等领域具有广泛的应用前景。
本文将首先介绍宽带圆极化微带天线的基本原理和特性，包括其辐射机制、极化特性、带宽特性等。
随后，将详细分析宽带圆极化微带天线的设计方法，包括天线尺寸的选择、馈电方式的设计、介质基板的选取等。
在此基础上，将探讨影响天线性能的关键因素，如阻抗匹配、交叉极化、增益等，并提出相应的优化策略。
本文还将通过具体的案例分析，展示宽带圆极化微带天线在实际应用中的性能表现。
通过对比分析不同设计方案下的天线性能，为工程师和研究者在实际应用中提供有益的参考。
本文将总结宽带圆极化微带天线的设计与优化策略，并展望其未来的发展趋势和应用前景。
通过本文的研究，旨在为宽带圆极化微带天线的分析与设计提供理论支持和实践指导。
二、圆极化微带天线的基本原理圆极化微带天线是一种能够在空间中产生圆形极化波的天线，它具有独特的电磁辐射特性，广泛应用于无线通信、雷达探测和卫星通信等领域。
了解圆极化微带天线的基本原理对于其分析与设计至关重要。
圆极化波是一种电磁波，其电场矢量在空间中随时间旋转，形成一个圆形的轨迹。
圆极化微带天线通过特定的设计和构造，能够在其辐射区域内产生这样的圆形极化波。
这种波形的特性在于，无论接收天线的极化方式如何，圆极化波都能在一定程度上被接收，因此具有更好的抗干扰能力和更广泛的适用性。
圆极化微带天线的基本原理主要基于电磁场理论和天线辐射原理。
它通过在微带天线的辐射贴片上引入特定的相位差，使得天线的两个正交分量产生90度的相位差，从而形成圆极化波。
这种相位差可以通过在辐射贴片上刻蚀特定的槽口或引入附加的相位延迟线来实现。
一种新型环状宽带圆极化微带天线设计
防 雨雾 能力 ，这 在卫 星 导航系 统 中尤为重 要 。为 了 适应 多种 导航 模式 （ Ｐ 、ＧＡ Ｉ Ｅ ＧＳ Ｌ Ｌ Ｏ、Ｃ ＭＰ Ｓ Ｏ ＡＳ 、 ＧＬ Ｎ Ｓ ，已经 发展 了多种技 术 以改善 圆极化 轴 Ｏ ＡＳ ） 比和 阻抗 带 宽。本文通 过在 圆贴片上 开槽 ，有 效的 增加 了天 线轴 比带 宽 。
２ １ ６月第 ３期 ０ ２年
现代 导航
・２ ２ ５・
一
种新型环状 宽带 圆极化微带天线设计
王 忠 ，顾 云 涛 ２
（ 海 军 驻 广 州 地 区舰 船 配 套代 表 室 ； ２ 海 军 装 备 部 驻 西 安 地 区 军 事 代 表 局 ） １
摘
要： 本文设计了一种新型的环状开缝的宽带 圆极化微带贴片天线 ， 通过等幅度 ９ 。相位 Ｏ
ＷＡＮＧ ｏ ｇ Ｚｈ ｎ ，ＧＵ ｕ ｔ ｏ Ｙ ｎａ
Ａｂ ｔａ ｔ Ａｎ ｗ ｃｒｕａ ｐ ｌｒ ａｉｎ（ Ｐ ｂｏ ｄ ａｄｍｉ ｏｔｐａ ｔ ｎ ｉ ｎｕａ ｏ ｅｐｔｈｉ ｄｓ ｎ ｄｉ ｔｉ ｓｒ ｃ： ｅ ｉ ｌｒ ｏａｉ ｔ ｃ ｚ ｏ Ｃ ） ｒａｂ ｎ ｃ ｓ ｉ ｎｅ ａｗ ｔ ａｎ ｌ ｓ ｔｎｔ ａｃ ｅｉ ｅ ｓ ｒ ｒ ｎ ｈ ｒｌ ｉ ｈ ｓ ｇ ｎｈ
所 以本文 采用 形探 针双 点馈 电， 馈 电网络采 用 ９ 。相位 差等 功分 的宽 带功分 器 。通 过观 察 圆环 上 ０
低 、重量轻 、易于实现 、可 与载 体共 性 、易于有 源 器件 集成 、结 构简单 、 易于加工 制作 等优 点 ， 已经
被广 泛应 用 。圆极 化天 线具 有很 强 的抗 干 扰能力 和
文章 编号 ：１７—９ ６（０２０ —２ —３ ６４７７ ． １）３２ ５０ ２
宽带圆极化微带天线设计
宽带圆极化微带天线设计关键词：微带天线，X波段，设计，分析，HFSS，仿真目录1 绪论 (1)1.1 本课题研究背景 (1)1.2 微带天线的发展 (1)1.3 微带天线的优缺点 (2)1.4 本课题研究内容 (3)2 微带天线基本概念及原理 (5)2.1 天线的基本概念 (5)2.2 天线的辐射原理 (6)2.3 天线的基本参数 (6)2.3.1 天线的极化 (7)2.3.2 天线方向图的概念 (7)2.3.3 天线输入阻抗的计算方式 (8)2.3.4 天线的谐振频率与工作频带宽带 (8)2.3.5 天线的驻波比 (9)2.4 微带天线的简介 (10)2.4.1 微带天线的结构与分类 (10)2.4.2 微带天线的辐射机理 (10)2.4.3 微带天线的形状 (11)2.5 微带天线的分析方法 (11)2.5.1 传输线模型法 (11)2.5.2 空腔模型法 (13)2.5.3 积分方程法 (13)2.6 微带天线的馈电方法 (14)2.7 微带天线圆极化技术 (15)2.7.1 圆极化天线的原理 (15)2.7.2 圆极化实现技术 (16)3 宽带异形贴片微带天线设计 (21)3.1 微带天线的仿真 (21)3.2 Ansoft HFSS高频仿真软件的介绍 (21)3.3 HFSS对具体实例的仿真 (21)3.3.1 选取微带天线模型 (21)3.3.2 微带天线的仿真优化 (23)4 双点馈电圆形圆极化微带天线设计 (35)4.1 HFSS对圆极化微带天线的仿真 (35)4.1.1 选取圆极化微带天线模型 (35)4.1.2 圆形圆极化微带天线的仿真优化 (35)5 总结结论及展望 (41)参考文献 (42)1 绪论1.1 本课题研究背景天线作为电磁波的发射和接收装置，在无线通信和雷达系统中有着不可替代的作用。
自19 世纪初首次在跨越大西洋的无线通信使用天线以来，无数科学家投身到了天线的研究当中。
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引言在通信领域中，天线是不可或缺的一个设备，而微带天线因其结构简单、成本低廉、易于集成等优点，已经成为了现代通信领域中应用广泛的一种天线。
在微波领域中，圆极化天线通常被用来避免天线之间的互干扰和提高通信质量。
然而，许多微带圆极化天线的带宽是有限的，这使得这些圆极化天线的通信传输性能大大受到限制。
因此，本文提出了一种微带线馈电的宽带圆极化微带天线的设计方案，旨在解决微带圆极化天线带宽狭窄的问题。
设计原理本设计方案采用了一种微带线馈电的宽带圆极化微带天线。
其中，天线由一个正方形微带辐射片和一个环形贴片构成。
其工作原理基于微带线馈电的正方形微带辐射片，是以TM模式的耦合方式进行馈电的。
正方形微带辐射片的一边通过一条微带线馈电导线与馈电点相连，另一边则用接地板连接。
环形贴片作为一个反射器，通过正方形微带辐射片的边缘和接地板之间的短接实现电路的反射。
设计步骤1.计算天线的工作频率和所需圆极化方式。
根据这些参数确定天线的尺寸和形状。
2.设计并确定微带线馈电导线和连接设备的点。
3.添加环形贴片，并在模拟软件中进行必要的优化，以提高天线的性能。
4.按照所需的角度选择天线的旋转方向，并调整微带线馈电导线与天线的尺寸，以实现所需的圆极化方向。
仿真结果为了验证设计的性能，我们使用了一款天线仿真软件进行模拟实验。
仿真过程中，我们使用S参数和体表波图形来评估天线的性能。
以下是一些关键指标的仿真结果：•工作频率：4.4GHz•带宽：360~630MHz，VSWR小于2•圆极化方向：左旋•Gain：6.5dB•Axial Ratio: 1.1dB结论本文提出的一种微带线馈电的宽带圆极化微带天线设计方案，能够在4.4GHz 的频率范围内实现左旋或右旋的圆极化方式。
其带宽可达到360~630MHz，在这个带宽范围内可以实现VSWR小于2的传输性能。
此外，天线具有高增益和低轴比等优点。
因此，这种设计方案具有较好的前景和实际应用价值。
小型双频圆极化微带天线概要
小型双频圆极化微带天线由于微带天线的尺寸小、成本低、易加工的诸多特点，微带天线在卫星通信及卫星导航领域得到广泛使用。
近年，随着多模卫星组合导航技术的发展，可同时接收多个频段信号的卫星接收天线的设计得到了广泛重视。
微带天线多数加工在高介电常数的介质上，这种天线在低仰角性能好，并且带宽较宽，同时具有良好的广角圆极化特性。
微带天线的双频化方法很多，根据不同形状的微带天线，实现双频的方式也不同。
若用单馈点方式实现双频化，一般有两种方式：一种是使用一块贴片，如通过加载或者开槽的方法改变贴片各种自然模的场分布，进而使谐振频率受到干扰，最终实现双频或者多频工作，另一种是使用双层贴片。
但是通常的报道中，双层贴片天线要么加工在不同的介质上，要么加工在同一种介质上时，引入了空气层，使得加工不便，并且增大了尺寸。
本文设计了一种可同时工作在GPS的L1(1.575 GHz)频段和RNSS B3(1.268 GHz)频段的双频圆极化微带天线，天线通过单个探针馈电，双层正方形切角的微带贴片天线印制在相同介电常数的介质上，与一般的双层圆极化微带贴片天线相比，由于没有在两层贴片之间引入空气层，两层之间的介电常数也相同，从而天线的尺寸变小了，天线结构紧凑，更加便于生产加工。
2天线模型2.1单馈点圆极化双频微带天线单馈点无需任何移相网络和功率分配器就可以实现圆极化辐射。
他基于空腔模型理论，利用两个辐射正交极化波的简并模，并在腔体内引入某种不对称性，以便消除这两个模的简并性。
单馈点圆极化微带天线的几何结构有(准)方形、(椭)圆形及多边形等多种形式。
图1是单馈点方形圆极化微带天线的示意图。
这种后馈式单馈点圆极化微带天线是通过天线基片背面一点馈电，在A型中把馈点F放置在x轴上，在B型中把馈电点设定在对角线上，通过附加简并分离单元△S来解出简并模的衰减。
简并分离单元的符号在A型中取为负(△S<0)，在B型中取为正(△S>0)。
机载宽波束圆极化微带天线设计
机载宽波束圆极化微带天线设计刘亭亭1钱祖平1赵菲2(中国人民解放军理工大学通信工程学院南京210007)1(国防科技大学电子科学工程学院长沙410073 )2摘要：本文研究设计了一种宽波束圆极化微带天线，该天线工作在L波段，采用圆贴片辐射单元和正交H 缝隙耦合馈电技术。
仿真结果表明：该天线在8MHz工作频带内VSWR≤1.05，轴比≤0.25dB；轴比小于3.0dB 的空域覆盖范围达129°，在工作频段0dB增益覆盖范围达到120°，实现了超低驻波比和宽波束圆极化天线设计。
该天线结构紧凑，可广泛应用于飞机等民用导航系统。
关键词；H缝隙耦合，圆极化，轴比，宽波束Design of Airborne Board beam Circularly Polarized Microstrip AntennaLiu Tingting1, Qian Zuping1, Zhao Fei2(Communication Engineering Institute of Science Technology University PLA, Nanjing 21007) 1 (School of Electronic Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073) 2Abstract: The board beam circularly polarized microstrip antenna is designed in L band. The circular radiation patch and the technique of orthogonal H-shape aperture couple are used. The simulation results show that: in 8MHz operation frequency band, the VSWR of the antenna is less than 1.05, the axial ratio is less than 0.25dB and is less than 3.0dB in 129°for space area, the gain is more than 0 dB in 120°for space area in operation frequency band. The super low VSWR and board beam circularly polarized antenna is achieved. The antenna which is compact can be widely used on plane, civil navigation system and so on.Keywords: H-shape aperture couple, circularly polarized, axial ratio, board beam1 引言飞机在高速飞行过程中由于要与卫星时刻保持通信，所以对机载天线的性能要求很高。
新型宽带圆极化微带天线设计方案
新型宽带圆极化微带天线设计方案与普通微波天线相比，微带天线剖面薄，体积小，重量轻，易共形，便于获得圆极化，但是频带窄，性能受基片材料影响大。
到目前为止，展宽微带天线频带的途径有以下几种：(1)降低等效谐振电路Q值，即增大基片厚度h，降低基片相对介电常数εr等；(2)修改等效电路：附加寄生贴片、采用电磁耦合馈电等；(3)附加阻抗匹配网络；(4)其他途径：如改变贴片形式、加变容管、利用行波阵或对数周期结构。
上述(1)的方法比较容易实现，但是参数选择超过一定范围后会激起高次模，会使天线的方向图恶化以及会增加天线的辐射损耗。
(2) 的方法则需要天线采用多层结构，占用的空间较大。
(3)、(4)的方法也在不同程度上使天线的结构复杂化。
在近期的一些文章中有新的展宽带宽的方法，文献[2]中采取在圆形贴片上开槽，并采用阵列的形式实现宽带圆极化的特性；文献[3-5]中采取缝隙耦合馈电，实现圆极化；文献[6-8]中使用双馈网络实现宽带，馈电网络比较复杂；文献[9]中利用容性探针近耦合馈电的基础上，通过平衡馈电，实现宽带宽角圆极化；文献[10]中采用双频实现宽带；文献[11]则总结了宽频带天线的实现方法。
这些方法都在一定程度上展宽了微带天线的带宽，但是结构都比较复杂，对设计和加工都增加了一定的困难。
所以，这里从结构简单的角度考虑，研究并设计一种新型单馈单片宽带圆形微带天线，其驻波比VSWR≤2阻抗带宽达到12％，轴比带宽为3％。
该天线的缺点是轴比带宽没有得到很大的提高，在以后的设计中有待进一步研究改进。
1宽带圆极化天线的理论分析本文实现宽带的方法是使微带天线工作于双频段。
通过选择恰当的馈电点以及两个切口之间的距离，能够激励起两个工作于不同频率的正交谐振模，因而形成两个谐振电路，具有两个谐振频率。
经过微调使得两个谐振频率适当接近，结果形成频带大大展宽的双峰谐振电路。
这种结构的优点是只用一个馈。
一种小型化双频圆极化微带天线设计
一种小型化双频圆极化微带天线设计一种小型化双频圆极化微带天线设计程益福摘要:本文通过分析双频圆极化微带天线，提出了一种覆盖北斗卫星导航系统频段的双频双圆极化微带缝隙天线。
这是一个特例，因为它要求天线在两个工作频段内具有相反的圆极化旋向。
根据设计要求，为了实现双频以及圆极化功能，采用了非常简洁的环形缝隙结构，简洁的结构也方便了后期对其进行加工。
本文给出了该设计的具体步骤及实验结果，实测结果表明了该设计的可行性。
关键词：圆极化天线；双频天线；微带天线Abstract:Through the analysis of dual band circularly polarized microstrip antenna, the dual polarization microstrip slot antenna for coverage of the Beidou satellite navigation system of the dual frequency band. This is a special case, because it requires the antenna with circular polarization rotation instead of the two frequency range to. According to the design requirements, in order to realize the dual band circular polarization functions and, using the ring slot structure is very simple. Simple structure is convenient for later processing. This paper gives the specific steps and the experimental results of the design, experimental results show the feasibility of the design.Key Words ：Circularly Polarized Antenna; Dual-band Antenna; Microstrip Antenna1.引言微带缝隙天线有很多种，而其中之一就是环形微带缝隙天线。
双频圆极化微带天线的设计
双频圆极化微带天线的设计本文将探讨双频圆极化微带天线的关键设计因素，包括工作原理、尺寸和性能优化等方面。
我们将确定文章的类型为技术论文，主要面向无线通信领域的工程师和技术人员。
关键词：双频，圆极化，微带天线，设计，工作原理，尺寸，性能优化在无线通信系统中，天线是至关重要的组件之一。
随着通信技术的发展，多频段和圆极化技术已成为现代天线设计的趋势。
其中，双频圆极化微带天线由于其体积小、易共形、低成本等特点而备受。
双频圆极化微带天线的工作原理主要基于微带天线的基本原理。
微带天线由介质基板、辐射贴片和接地板组成。
当电流流过辐射贴片时，就会在贴片周围产生电磁场，从而向外辐射电磁波。
对于双频圆极化微带天线，通常采用多个辐射贴片、缝隙或者耦合器等结构来实现双频段工作。
在尺寸方面，双频圆极化微带天线的设计主要取决于所需的工作频率和天线的性能要求。
一般来说，天线的尺寸会随着工作频率的降低而增大。
因此，在满足性能指标的前提下，应尽量减小天线的尺寸以适应各种应用场景。
在性能优化方面，主要考虑因素包括增益、带宽、轴比、交叉极化等。
通过优化辐射贴片、接地板和介质基板的设计，可以有效地提高天线的性能。
例如，通过采用高介电常数的介质基板可以有效减小天线的尺寸；通过优化辐射贴片的形状和大小可以改善天线的带宽和轴比性能。
双频圆极化微带天线的设计需要综合考虑工作原理、尺寸和性能优化等多个方面。
随着5G、物联网和卫星通信等技术的快速发展，双频圆极化微带天线的应用前景将更加广阔。
未来，可以进一步研究多频段、高性能和更小尺寸的双频圆极化微带天线设计方法，以满足不断发展的通信需求。
可以利用新兴的材料和工艺技术提升天线的性能和集成度，拓展其应用领域。
另外，针对双频圆极化微带天线的测试技术也需要不断完善，以确保天线的性能和质量。
双频圆极化微带天线作为一种先进的通信技术，具有广泛的应用前景。
未来，我们需要在设计方法、材料选择、制造工艺和应用场景等方面进行深入研究，以满足不断增长的通信需求，推动无线通信技术的发展。
一种Ka频段双频圆极化天线的设计
I nternet Technology互联网+技术一、引言随着传统卫星工作频率的逐渐拥挤以及人们对高速通信的需要日益增大，高通量通信卫星正加快投入使用。
目前，大多数的高通量通信卫星工作于Ka频段。
由于圆极化天线在抑制雨雾干扰、接收空间电磁波等方面的良好性能，圆极化天线被广泛应用于导航、卫星通信等领域中[1]。
微带天线也具有重量轻、体积小等优点，但频带窄一直是它的一个缺陷。
同时，在许多实际应用中，往往希望天线能够在几个不连续的频段上工作，以实现更多的功能。
圆极化天线的工作原理是激发两个相干但振幅相等、相位正交的模式，这可以通过在宽槽或环槽天线中引入对称或非对称的扰动模块来实现。
微带缝隙天线一般可通过改变缝隙和辐射贴片的形状及位置来获得圆极化[2-7]。
通过双矩形叠加的贴片、添加L型支节、开L型槽实现双频带圆极化，其尺寸为40mm×40mm×1.6mm[6]；通过圆形辐射贴片和类T形缝隙实现宽带圆极化，其尺寸为5.3mm×5.3mm。
然而，这些天线的结构复杂，导致天线制造过程复杂[7]。
本论文旨在研究并设计一种针对Ka频段的双频圆极化天线，在实现高增益和较宽带宽的同时，保持良好的圆极化特性。
通过深入分析和研究目前Ka频段天线设计中所面临的挑战和问题，本论文将提出新的设计思路和方法，以期解决当前存在的技术难题，推动Ka频段双频圆极化天线的发展。
本文所设计的天线是一种简单的、工作于Ka频段的双频带圆极化微带缝隙天线，由一个矩形槽接地板、一个从接地板突出的水平支节、一个微带馈线和一个不对称U型贴片组成，通过在贴片的长臂上开矩形槽，可以实现并增强圆极化性能。
二、天线结构设计本文提出了一种新型、结构简单且紧凑的双频圆极化天线，天线结构如图1所示。
图1 天线结构尺寸图该天线印刷在F4BM265介质基板[8]（相对介电常数为2.65）上。
F4BM265基板是一种高性能介质基板，具有如下优点：1.在高频范围内具有低损耗和低介电常数的特点，适用于高频和射频应用；2.具有出色的热稳定性，可以有效抵抗太空低温环境引起的性能偏差，并支持长时间高功率运行；一种Ka频段双频圆极化天线的设计摘要：面向Ka频段高通量卫星对天线的需求，本文设计了一种Ka频段双频段圆极化微带缝隙天线，天线单元由不对称U形贴片和开矩形槽的接地板组成，采用微带线侧馈供电，通过微带线开凹槽实现双频带，加载一对支节和贴片开槽实现圆极化。
(完整word版)圆极化微带天线设计
GPS圆极化微带天线设计1.1微带天线简介微带天线是在一块厚度远小于工作波长的介质基片的一面敷以金属辐射片7面全部敷以金属薄膜层做接地板而成°GP茨线通常使用平面天线和螺旋形天线。
近年来微带天线由于具有重量轻,体积小，易于实现圆极化。
而GP功能在个人行动通讯设备特别是手机中的普及，更使得GP头线的小型化研究成为十分热门的话题。
1.2GPS微带天线结构与原理上图是一个简单的微带天线结构，由辐射元，介质层和参考地三部分组成。
与天线性能相关的参数为辐射元的长度L,辐射元的宽度W,介质层的厚度h,介质的相对介质电常数& r ，介质的长度和宽度。
1.3辐射机理理论上可以采用传输线模型来分析其性能，假设辐射贴片的长度近似的为半波长，宽度为w,介质基片厚度为h,工作波长为入；我们可以将辐射贴片，介质基片和接地板视为一段长度为入/2的低阻抗微带传输线，在传输线的两端断开形成开路。
由于介质基片厚度hvv入，故电路沿着h方向基本没有变化。
最简单的情况可以假设电场沿着宽度w方向也没有变化。
那么在只考虑主模激励（TM10 模）的情况下辐射基本上可以认为是由辐射贴片开路的边缘引起的。
在两开路的电场可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量，由于辐射贴片长度约为半个波长，所以两垂直分量方向相反，水平分量方向相同。
因此，两开路端的水平分量电场可以等效为无限大平面上同相激励的那个缝隙，缝隙的宽度为厶L （近似等于基片厚度h）,长度为w,等效缝隙相距为半波长，缝隙的电场沿着w方向均匀分布，电场方向垂直于w。
1.4微带天线贴片尺寸估算考虑到边缘缩短效应后，实际的辐射单元长度 L 应为L 二—c-2 △ L 式中e 是有效介电常数，△ L 是等效辐射缝隙长度, f ” e 同轴线馈电点的位置，宽度方向上馈电点的位置一般在中心点， 在长度方向上边 缘处（x= L/2 ）的输入阻抗最高。
由以下的公式计算出输入阻抗为 50欧姆的馈 电点位置： L12HFSS 设计环境概述2.1模式驱动求解。
圆极化微带天线的设计与应用毕业设计[管理资料]
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太原理工大学毕业设计（论文）任务书圆极化微带天线的研究与设计摘要微带天线是近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，但并未引起工程界的重视，自从20世纪70年代中期微带天线理论得到很大发展。
由于微带天线体积小、重量轻、馈电方式灵活、成本低、易于与目标共形等优点而深受人们亲睐，在雷达、移动通信、卫星通信、全球卫星定位系统等领域得到广泛的应用。
圆极化作为微带天线理论和技术应用的一个重要分支，被广泛的运用于雷达、导航、卫星等电子系统中。
由于其特性，使得收发天线间有很强的角度位置定位灵活性，并且能减小信号的多路径干扰和其他的一些影响。
本文对圆极化微带天线进行了深入研究，具体工作如下：1、文中首先阐述了微带天线的基本理论和主要设计方法，分析了微带天线圆极化有几种方法。
并对比分析方法的优劣，哪种方法更适合什么样的研究方向，为微带天线双馈圆极化的设计提供了依据。
2、微带天线的圆极化技术，重点研究了矩形贴片天线通过切角和双馈电的方式实现圆极化。
采用仿真软件Ansoft HFSS对其进行仿真设计，并对结果进行对比，找到合适的馈电点和馈电网络。
本文所设计的圆极化微带天线具有普遍适用性，能满足不同形状的要求，可提高驻波比带宽，抑制交叉极化，提高轴比，但是馈电网络复杂，成本比较高，尺寸也比较大，有一定的局限性。
关键词：圆极化，微带天线，馈电网络，HFSSCircularly polarized microstrip antenna research and designABSTRACTThe microstrip antennas is a kind of new antenna which in the recent 30 years develop gradually. As early as put forward microstrip antennas's concept in 1953, but has not brought to the engineering attention, obtained more development since the mid-1970s microstrip antennas theory.It is small as a result of the microstrip antennas volume, the weight is light, the feed way is flexible, cost low, easy and merits and so on goal altogether shape, but the depth is loved by the people , in the radar, the mobile communication, the satellite communication, domains and so on whole world satellite positioning system obtains the widespread application.The circular polarization takes the microstrip antennas theory and a technical application important branch, by widespread utilization in electronic systems and so on radar, guidance, satellite. As a result of its characteristic, enables between the dual-mode antenna to have the very strong angle position localization flexibility, and can reduce the signal the multi-way disturbance and other influences.This article has conducted the deep research to the circular polarization microstrip antennas, the concrete work is as follows in1．the article first elaborated microstrip antennas's elementary theory and the main project analysis method, analyzed microstrip antennas's circular polarization to have several methods. And the contrastive analysis method's fit and unfit quality, which method suits what research direction, has provided the basis for the microstrip antennas double-fed circular polarization's design.2．microstrip antennas's circular polarization technology, studied the rectangle to paste the piece antenna with emphasis realizes the circular polarization through the tangential angle and the double feed way. Uses simulation software Ansoft HFSS to carry on the simulation design to it, and carries on the contrast to the result, found the appropriate feeding point and the feed network.This article designs the circular polarization microstrip antennas has the universalserviceability, can satisfy the different shape the request, may enhance the standing-wave ratio band width, suppresses the cross polarization, enhances the axial ratio, but the feed network is complex, the cost comparison is high, the size is also quite big, has certain limitation.key word: Circular polarization, microstrip antennas, feed network,HFSS目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1) (1) (2)第二章微带天线基本理论 (3) (3) (3) (4) (4) (4) (5) (6) (6) (7) (7) (8) (8) (9) (10) (10) (10) (11) (11) (12) (12) (12) (13)第三章圆极化微带天线 (15) (15) (16) (17) (18) (19) (19) (19) (19) (19) (19) (21) (21) (21) (21) (22) (22)第四章仿真分析 (26) (26) (26) (26)： (26) (26)： (27)矩形贴片天线切角圆极化 (27) (27) (27) (28) (28) (30)矩形贴片天线外加馈电网络圆极化 (34) (34) (35)本章小结 (38)结束语 (40)参考文献 (41)致谢 (42)附录英文资料及译文 (43)第一章绪论课题背景随着科学技术的飞速发展，现代社会已经进入信息时代，信息的快速而广泛的传递形成了现代社会最重要的特征。
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。
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(fcW r(1)其中，c是光速。
辐射贴片的长度一把取为2cλ，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：LfcLe∆-=22ε(2)其中，eε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：211212121-+-++=)(wh r r e εεε).)(.().)(.(.8025802640304120+-++=∆h w h w L e e εε对于同轴馈电的微带贴片天线，在确定了贴片长度L 和宽度W 之后，还需要确定同轴线馈点的位置，馈电的位置会影响输入阻抗，通常要求是50Ω阻抗匹配。
设计4：圆极化微带天线设计
分析结果：①谐振频率随Lc的变大而降低 ；
②当Lc在
44.4mm~44.5mm之间时，谐振频率在1.58GHz~1.57GHz之间
查看输入阻抗和馈电位置的关系
查看当Lc=44.45mm时的输入阻抗
实部 虚部
当工作频率为1.575GHz时，输入阻抗为（32.34+j8.51）Ω， 要使输入阻抗为50 Ω左右，则L1的值必须大于初始值6.9mm。
查看输入阻抗和馈电位置的关系
添加L1的参扫：范围7.4mm~9mm，间隔0.2mm
分析结果：①输入阻抗随L1的变大而变大 ； ②当L1=8.8mm时，输入阻抗约为50Ω
优化分析
优化变量
Lc
8mm~9mm 44mm~45mm
dB(S(1,1))
目标函数 dB(AxialRatioVa lue)
单馈电圆极化天线实现原理
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TM01两个模式如果让辐射贴片的长宽相同，这样激发 的两个模式的频率相同、强度相等，而且两个模式电场的相位 差为零。若辐射贴片谐振长度Lc，微调谐振长度：L=Lc+a W=Lc-a。前者对应容抗，后者对应感抗，调节a的值，使每一 个阻抗实部和虚部相等（B=G），则两阻抗大小相等，相位分 别为-45和+45，这就满足了圆极化条件
1.6mm Lc-Delta Lc+Delta 6.9mm
50mm L1
46.1mm 0.0143*Lc
查看天线的谐振点
m
f 1.53GHz
S11 -16.89dB
在初始尺寸下的谐振频率为1.53GHz，而设计要求中心频率为 1.575GHz，因此需要参数扫描分析谐振频率和Lc的关系
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ＧＰＳ圆极化微带天线设计
1.1微带天线简介
微带天线是在一块厚度远小于工作波长的介质基片的一面敷以金属辐射片，一面全部敷以金属薄膜层做接地板而成。
GPS天线通常使用平面天线和螺旋形天线。
近年来微带天线由于具有重量轻，体积小，易于实现圆极化。
而GPS功能在个人行动通讯设备特别是手机中的普及，更使得GPS天线的小型化研究成为十分热门的话题。
1.2GPS微带天线结构与原理
上图是一个简单的微带天线结构，由辐射元，介质层和参考地三部分组成。
与天线性能相关的参数为辐射元的长度L,辐射元的宽度W，介质层的厚度h,介质的相对介质电常数εr ，介质的长度和宽度。
1.3辐射机理
理论上可以采用传输线模型来分析其性能，假设辐射贴片的长度近似的为半波长，宽度为w,介质基片厚度为h,工作波长为λ；我们可以将辐射贴片，介质基片和接地板视为一段长度为λ/2的低阻抗微带传输线，在传输线的两端断开形成开路。
由于介质基片厚度h<<λ，故电路沿着h方向基本没有变化。
最简单的情况可以假设电场沿着宽度w方向也没有变化。
那么在只考虑主模激励（TM10模）的情况下辐射基本上可以认为是由辐射贴片开路的边缘引起的。
在两开路的电场可以分解为相对于接地板的垂直分量和水平分量，由于辐射贴片长度约为半个波长，所以两垂直分量方向相反，水平分量方向相同。
因此，两开路端的水平分量电场可以等效为无限大平面上同相激励的那个缝隙，缝隙的宽度为ΔL（近似等于基片厚度h），长度为w，等效缝隙相距为半波长，缝隙的电场沿着w方向均匀分布，电场方向垂直于w。
1.4微带天线贴片尺寸估算
３.2结果
Ｓ参数扫描曲线 3D辐射方向图
1从分析结果中可以看出设计的微带天线谐振频率在1.6GHZ。
且在1.6GHZ 频点附近上的回波损耗为20.5dB左右。
2从三维增益方向图中可以看出该微带天线最大辐射方向是微带贴片的法向方向，即z轴方向。
4.总结和展望
为了满足GPS天线的低剖面，易集成的特点，对传统的微带GPS天线进行了研究和分析。
通过在传统的微带天线贴片上开槽实现其小型化，在开槽的同时，我们也发现开槽可以减小天线的面积，同时对其辐射特性也带来一定的影响，由于辐射面积减小，其辐射能力也有一定的下降。
对于微带天线，可以多采用几种小型化技术，进一步减小其体积，同时不提高天线的成本，进一步改善圆极化带宽，加宽方向图的辐射波束。
除此之外，馈电点位置也应该进一步优化。
是其低频能实现好的圆极化性能。
在无线通信系统中，由于无线通信的发展需要，特别是随着GPS系统越来越多的在移动设备中的应用，天线的小型化，圆极化和多频段已经成为主要的研究方向其应用前景也非常广泛。
GPS在未来的应用将有无限广阔的前景，由于应用的的需要，其天线在许多方面还将得到进一步的发展，如微带天线的介质材料的更新，分形技术，光子带隙等新型技术的应用等。
参考文献
[1].叶云裳《一种星载GPS接收天线》。
《中国空间科学技术》。
2001年6月。
[2].钟顺时《微带天线与理论》，西安电子科技出版社。