圆极化微带天线设计
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。
宽带圆极化天线及可重构天线研究与设计
宽带圆极化天线及可重构天线研究与设计一、本文概述随着无线通信技术的飞速发展和广泛应用，天线作为无线通信系统的重要组成部分，其性能优化和设计创新一直是研究的热点。
本文致力于探讨宽带圆极化天线及可重构天线的研究与设计，旨在提高天线在复杂电磁环境中的性能稳定性和适应性。
宽带圆极化天线因其具有宽频带、圆极化波等特性，在卫星通信、雷达探测等领域具有广泛的应用前景。
本文将深入研究宽带圆极化天线的基本原理和设计方法，分析影响其性能的关键因素，并提出相应的优化策略。
可重构天线作为一种新型天线技术，具有灵活可变、适应性强等特点，在认知无线电、智能通信等领域展现出巨大的潜力。
本文将详细阐述可重构天线的工作原理和实现方式，探讨其在不同应用场景下的性能表现和应用前景。
本文将结合具体案例，详细分析宽带圆极化天线和可重构天线的实际设计过程，包括天线结构的选择、参数的优化、性能的仿真验证等。
通过本文的研究，期望能够为天线设计的理论研究和实际应用提供有益的参考和借鉴。
二、宽带圆极化天线的基本理论圆极化天线是一种特殊的天线类型，其辐射的电磁波电场矢量或磁场矢量的端点随时间沿圆形或椭圆形的轨迹移动。
这种特性使得圆极化天线在无线通信系统中具有广泛的应用，特别是在存在多径效应和法拉第旋转的环境中。
宽带圆极化天线则是指其工作带宽较宽的天线，能够满足现代无线通信系统对宽带和圆极化的双重需求。
圆极化波可以分为左旋圆极化（LHCP）和右旋圆极化（RHCP）两种。
这两种极化方式的主要区别在于电场矢量或磁场矢量的旋转方向。
在自由空间中，圆极化波的传播不受天线极化的影响，因此具有较好的抗多径效应和法拉第旋转的能力。
宽带圆极化天线需要满足两个主要条件：一是具有较宽的工作带宽，二是其辐射的电磁波应为圆极化波。
为了实现宽带圆极化，天线的设计需要考虑到阻抗匹配、轴比、增益等多个因素。
设计宽带圆极化天线的方法多种多样，包括加载寄生元件、采用特殊馈电结构、使用多层结构等。
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。
(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：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。
由于微带天线有独特的优点，而缺点随着科技的进步正在研究克服，因此它有广阔的应用前景。
一般说来，它在飞行器上的应用处于优越地位，可用于卫星通讯、天线电高度表、导弹测控设备、导引头、环境监测设备、共形相控阵等。
徽带天线在地面设备上应用也有其优势方面。
特别是较低功率的各种民用设备，例如医用微波探头，直播卫星的接收阵以及当前的蓝牙设备的收发天线等，由于微带带天线能集成化，它在毫米波段的优势非常明显。
当然它并不是完美无缺的，我们将其与微波天线相比，简单介绍它的优缺点。
微带天线和常用的微波天线相比较，它有以下一些突出的优点:(1）重量较轻，体积比较小,剖面低，能与飞行器等载体共形。
一种共形圆极化微带天线的设计
波； 在 复 杂气 候 条件 下 （ 雨、 雾等） ， 仍 能 满足 通 信 需要 。因此设 计共 形 圆极 化 天线具 有现实 意义 。
对 于 圆柱共形 的 圆极 化微 带天 线 ， 已有 相 关
研究 。文献 ［ ６ ］ 和文 献 ［ ７ ］ 分 别研究 和设 计 了柱 面 共形 的 圆极 化 天 线 阵 列 。 由于 载 体 曲率 半 径 不 同， 天 线性 能有较 大差异 Ｊ 。因此 ， 有必要 研究 圆 柱半 径对 圆极化 共形 天线性 能 的影 响 。 本文 首先设计 了一种共 面波导 馈 电的矩 形缝
察敌方 的 各 种 线 极 化 及 椭 圆极 化方 式 的 无 线 电
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。
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⁃crostripfeeder,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【正文语种】中文【中图分类】TN92-34现代无线通信系统对天线的性能要求越来越高，单纯线极化天线已无法满足要求，因此圆极化天线的应用越来越广泛。
切角圆极化微带天线原理
切角圆极化微带天线原理
切角圆极化微带天线原理是指通过合适的设计和构造，使微带天线能够实现圆极化的辐射特性。
微带天线是一种基于微波集成电路技术的天线，由金属贴片和基底组成。
它具有结构简单、成本低廉、体积小巧等优点，因此在无线通信系统中得到了广泛的应用。
切角圆极化微带天线的原理基于两个主要因素：切角和偶极子辐射。
首先，通过在微带天线的边缘切出一个角度，会产生额外的电流路径，从而改变了天线的辐射模式。
这种切角设计可以在一定程度上增加天线的频带宽度和辐射效率。
其次，天线的设计还包括采用偶极子激励方式，其中两个对称的金属贴片组成一个电偶极子。
通过适当调整偶极子的尺寸和位置，可以实现圆极化的电磁波辐射。
切角圆极化微带天线的工作原理是利用切角和偶极子辐射的相互作用。
当高频电流通过天线时，尺寸和位置合适的偶极子会激发出电磁波，并且通过切角设计实现频率的调整，从而实现圆极化辐射。
其中，圆极化辐射可分为左旋圆极化和右旋圆极化，根据具体需要进行选择。
切角圆极化微带天线的设计需要考虑许多因素，包括基底材料的介电常数、厚度、偶极子的尺寸和位置、切角的角度等等。
这些参数的选取会直接影响到天线的性能，如频率带宽、辐射效率和方向图等。
总结起来，切角圆极化微带天线利用切角和偶极子辐射相结合的设计原理，能够实现圆极化的辐射特性。
它在无线通信系统中具有重要的应用价值，为了提高天线性能和系统性能，设计者需要合理选择和调整天线的参数。
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。
可重构微带天线及宽带圆极化微带天线研究
可重构微带天线及宽带圆极化微带天线研究一、本文概述随着无线通信技术的快速发展，微带天线作为一种重要的天线形式，因其体积小、重量轻、易于集成和制造成本低等优点，在无线通信、卫星通信、雷达系统等领域得到了广泛应用。
传统的微带天线在应对复杂多变的通信环境和需求时，其性能往往难以达到理想状态。
研究和开发具有可重构特性和宽带圆极化特性的微带天线，对于提升无线通信系统的性能、适应性和灵活性具有重要意义。
本文旨在深入研究可重构微带天线及宽带圆极化微带天线的相关理论与技术。
对可重构微带天线的设计原理和实现方法进行探讨，分析其在不同通信需求下的重构机制与性能优化。
研究宽带圆极化微带天线的设计理论和技术实现，探讨其在宽频带范围内实现稳定圆极化辐射的机理和方法。
结合实际应用场景，对可重构和宽带圆极化微带天线的性能进行仿真分析和实验验证，为无线通信系统的天线设计提供理论支持和技术指导。
本文的研究内容不仅有助于推动微带天线技术的发展，还可为无线通信系统的天线设计提供新的思路和方法。
通过深入研究和探索可重构及宽带圆极化微带天线的性能和应用，有望为未来的无线通信系统提供更加高效、灵活和稳定的天线解决方案。
二、微带天线理论基础微带天线，作为一种重要的平面天线形式，自上世纪70年代被提出以来，因其低剖面、易共形、低成本以及易于与微波集成电路集成的优点，在无线通信、卫星通信、雷达系统以及导弹和航天器等众多领域得到了广泛应用。
微带天线的设计和实现涉及到电磁场理论、传输线理论、微波网络理论等多个学科的知识。
微带天线的辐射原理可以通过传输线模型来解释。
在微带天线中，辐射贴片可以视为一段具有特定长度和宽度的传输线，其两个开路端作为辐射边。
当天线被激励时，传输线上的电磁场分布会发生变化，进而激发出辐射场。
辐射贴片上的电场分布决定了天线的辐射方向图和增益，而磁场分布则影响天线的输入阻抗和带宽。
微带天线的性能还受到介质基片的影响。
介质基片的介电常数决定了天线的工作频率和尺寸，而基片的厚度则影响天线的带宽和辐射效率。
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。
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。
微带天线实现圆极化的方法
微带天线实现圆极化的方法引言：微带天线是一种常用的天线，具有结构简单、体积小、重量轻、制造成本低等优点。
在无线通信、雷达系统和卫星通信等领域得到了广泛的应用。
而圆极化天线则具有抗多径衰落、提高信号质量的优势。
因此，研究如何通过微带天线实现圆极化成为一个重要的课题。
一、圆极化天线的基本原理圆极化天线是指其辐射电磁波的电场矢量沿着一个圆轨迹变化。
与之相对的是线极化天线，其辐射电磁波的电场矢量沿着一条直线变化。
圆极化天线可以分为左旋圆极化和右旋圆极化两种。
在实际应用中，我们常常希望通过微带天线实现圆极化，以满足不同的通信需求。
二、微带天线实现圆极化的方法1. 旋转馈电点：最常见的实现圆极化的方法是通过旋转馈电点来改变天线的辐射特性。
具体而言，可以通过改变馈电点的位置、角度或距离等参数来实现圆极化。
这种方法简单易行，但需要进行频率调谐以达到最佳效果。
2. 引入相位延迟器：相位延迟器是一种用于改变电磁波相位的装置。
通过在微带天线的馈电线路中引入相位延迟器，可以使得不同位置的辐射元件在相位上存在差异，从而实现圆极化。
这种方法可以实现宽频带的圆极化，但需要进行精确的相位控制。
3. 增加辐射元件：通过在微带天线上增加辐射元件，可以改变天线的辐射模式，从而实现圆极化。
常见的辐射元件包括偶极子、贴片和补偿器等。
这种方法可以实现较宽的工作频带和较高的圆极化效率。
4. 利用反射面：通过在微带天线周围放置反射面，可以改变天线辐射的波前分布，从而实现圆极化。
反射面可以是金属板、金属网格或金属棱镜等。
这种方法可以实现较高的圆极化效率，但对天线的尺寸和结构有一定要求。
5. 利用耦合器：耦合器是一种用于将微带天线与其他天线或电路相连的装置。
通过在馈电线路中添加合适的耦合器，可以实现微带天线的圆极化。
这种方法具有结构简单、制造成本低等优点，但需要进行精确的设计和调试。
结论：微带天线是一种常用的天线，通过改变天线的结构和工作原理，可以实现圆极化。
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。
设计4：圆极化微带天线设计
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
名称
符号
范围
条件
L1 优化变量
Lc
8mm~9mm 44mm~45mm
dB(S(1,1))
目标函数 dB(AxialRatioVa lue)
② 估算输入阻抗50Ω的同轴馈电点位置： x，y方向距贴片中心均为L1=0.15L=6.9mm
③ 使用HFSS仿真参数和优化功能给出谐振频率为1.575GHz贴片 天线的实际尺寸和实际馈电位置
④ 使用HFSS优化功能求的满足下列要求的贴片尺寸和馈电位置： S11 <-20dB，轴比小于1dB
单馈电圆极化天线HFSS仿真
单馈电圆极化天线实现原理
右旋圆极 化馈电点
dp
W=Lc-a
d
y x
左旋圆极
dp 化馈电点
L=Lc+a
h
FR4 Epoxy
Kalio和Carver Coffey研究 证明，理论上当L/W=1.029 即a=0.0142LC时，TM01和 TM10两个模式的相位差为90o
由实际经验可以得到，此种结构的50Ω馈电点位于贴片对角线 上，且馈电点和辐射贴片顶点的距离dp在（0.35~0.39）d之间。 设馈电点到贴片中心距离为L1，则L1在（0.11~0.15）Lc之间
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
圆极化微带天线的设计及研究
摘要微带天线具有体积小，重量轻，低剖面，制造成本低，易于批量生产，易于和微带线路集成等特点，能得到单方向的宽瓣方向图，易于实现双频段、双极化等多功能工作。
这些优点使得微带天线在大约100MHz～100GHz宽广频域上，广泛应用于包括卫星通信、雷达、遥感、制导武器以及便携式无线电设备。
论文首先回顾了微带天线的发展史，介绍了它的结构、优缺点及应用，然后给出了微带天线的几种分析方法，包括传输线法，空腔模型法，积分方程法等，并介绍了微带天线圆极化的原理和实现方法以及微带天线的馈电方式。
然后在Ansoft HFSS中创建了一个单馈圆极化微带天线和双馈圆极化微带天线，分析了S11和VSWR参数，画出了方向图。
为了实现圆极化，进行了轴比的优化仿真，达到了较为理想的结果。
关键词：微带天线、圆极化、轴比AbstractThe microstrip antennas has the volume to be small, the weight is light, the low section plane, the production cost is low, easy volume production, easy and characteristics and so on microstrip line integration, can obtain the single direction wide petal directional diagram, easy to realize, the double polarization dual range and so on multi-purpose work. These merits cause the microstrip antennas in approximately the 100MHz-100GHz broad frequency range, widely applies in includes the satellite communication, the radar, the remote sensing, the guided weapon as well as the portable wireless apparatus.The paper first reviewed microstrip antennas's history, introduced its structure, the good and bad points and the application, then have given microstrip antennas's several analysis method, including the transmission long-base method, the cavity modeling, the integral equation law and so on, and introduced the microstrip antennas circular polarization's principle and realizes the method as well as microstrip antennas's feed method. Then AnSoft Hfss in the creation of a single-fed circular polarization microstrip antenna and double-fed circular polarization microstrip antenna and double-fed circular polarization microstrip antenna, the analysis of the S11 and VSWR parameters, to draw a pattern. In order to achieve circular polarization, the axis carried on the optimization simulation, to a more satisfactory results.Key words：microstrip antenna；circular polarization; axial ratio目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (III)第一章绪论 (1)§1.1微带天线的发展 (1)§1.2微带天线的定义和结构 (1)§1.3微带天线的优缺点 (2)§1.4微带天线的应用 (3)第二章微带天线的原理技术 (4)§2.1微带天线的辐射机理 (4)§2.2微带天线的分析方法 (5)§2.2.1传输线模型法 (5)§2.2.2空腔模型法 (8)§2.2.3积分方程法 (8)§2.3微带天线的馈电方法 (9)§2.4微带天线圆极化技术 (10)§2.4.1圆极化天线的原理 (10)§2.4.2圆极化实现技术 (11)§2.5其他形式的微带天线 (15)第三章圆极化微带天线的仿真与优化 (19)§3.1A NSOFT HFSS高频仿真软件的介绍 (19)§3.2圆极化微带天线的仿真优化 (19)§3.2.1圆极化微带天线的仿真设计 (19)§3.2.2天线轴比的优化 (22)第四章双馈圆极化微带天线的设计 (25)§4.1两路微带等功率分配器的设计与仿真 (25)§4.2双馈圆极化微带天线的仿真分析 (29)§4.2.1创建天线模型 (29)§4.2.2 优化天线模型 (33)致谢 (37)参考文献 (37)第一章绪论§1.1微带天线的发展微带天线的概念早在1953年就已经提出了，但并未引起工程界的重视。
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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
设计高效率辐射的宽度w,2
1212-⎪⎭⎫ ⎝⎛+=r f c w ε 式中C 为光速。
辐射贴片的长度一般为2
e λ，这里的e λ是介质内的导波波长，即 e λ=e
f c
ε
考虑到边缘缩短效应后，实际的辐射单元长度L 应为 L=e f c
ε-2ΔL 式中e ε是有效介电常数，ΔL 是等效辐射缝隙长度，
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：
⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=re 1-12L 1L ξ
2ＨＦＳＳ设计环境概述
2.1模式驱动求解。
2.2建模操作。
模型原型：长方体，圆柱体，矩形面，圆面。
模型操作：相减操作。
2..3边界条件及激励：
边界条件：有限导体边界，辐射边界.
端口激励：集总端口激励。
2.4求解设置。
求解频率：１.６ＧＨｚ
扫频设置：快速扫描，频率范围：１～２ＧＨｚ
2..5Ｏｐｔｉｍｅｔｒｉｃｓ
参数扫描分析
优化设计
2.6数据后处理：Ｓ参数扫描曲线，３Ｄ辐射方向图。
3.1仿真模型
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。