2014圆极化微带天线技术_赵云

圆极化微带天线技术

赵云苏桦奚嘉舣崔博华

（电子科技大学微固学院四川成都 610000）

摘 要：圆极化微带天线由于良好的电磁性能，抑制雨雾干扰和抗多径反射的能力，被广泛应用在通信、雷达、电子对抗、电视广播等领域。简要论述圆极化的基本概念与实现条件，并介绍几种实现圆极化的方法。最后展望一下圆极化微带天线的发展趋势。

关键词：微带天线；圆极化

中图分类号：TN8 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0120010－01

0 引言来实现，比如在贴片表面切角，在圆形表面开槽等等；在单馈法设计中的

难点是几何微扰的确定，即如何确定简并模分离元的大小、位置及恰当的微带天线由于具有剖面低、重量轻、体积小、易于共形和批量生产等

馈点，以激发两正交相位差90°的简并模。使用单馈法实现圆极化天线的优点，广泛应用于测量和通讯各个领域，而圆极化微带天线在当前的应用

优点是无需外加的相移网络和功率分配器，结构简单，成本低，易于小型更加广泛。圆极化微带天线在实际应用方面的主要优势有[1]：1）任意的

化，但是它的缺点是带宽窄，这是由其高Q值的谐振本性决定的。因此，极化电磁波均可分解为两个旋向相反的圆极化波，如对于线极化波来说，

扩展这种天线的圆极化带宽的关键在于减小品质因数Q值。

可以分解为两个反向等幅的圆极化波。因此，任意极化的电磁波均可被圆

2.2 多馈法实现圆极化。多馈法是由多个馈电点给微带天线馈电，由极化天线接收，而圆极化天线发射的电磁波则可被任意极化的天线接收

馈电网络保证实现圆极化工作条件，这种结构通常可以得到与阻抗带宽相到，故电子侦察和干扰中普遍采用圆极化天线；2）在通信、雷达的极化

当的圆极化带宽。多馈法一般分为双馈点和四馈点两种方式，其中双馈点分集工作和电子对抗等应用中广泛利用圆极化天线的旋向正交性；3）圆

方式利用功分器或电桥输出的两个幅度相等，相位相差90°的两支路对贴极化波入射到对称目标(如平面、球面等）时旋向逆转，所以圆极化天线

片馈电，激发两个正交工作模式，达到圆极化工作条件。四馈法的四个馈应用于移动通信、GPS等能抑制雨雾干扰和抗多径反射。因此，对于圆极

电点采用不同的相移进行相互补偿，从而可以提高阻抗带宽和圆极化带化微带天线的研究有着重大而深远的意义。

宽，抑制交叉极化，提高轴比性能。但是该两种结构馈电网络较复杂，成

1 圆极化的基本概念与实现条件

本较高，尺寸较大，不利于集成。多馈法设计的难点是馈电网络的精确设无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种

计。多馈法馈电形式多种多样，通过微带功分器、3db电桥、T型分支等分现象称为无线电波的极化。天线的极化是指天线辐射电磁波的电场矢量的

路后，可以采用双微带线边沿馈电方式，也可以使用同轴馈电方式，还可取向，如果电波在传播过程中电场的方向是旋转的，就叫作椭圆极化波。

以采用L探针、容性探针与微带馈电网络组合的混合馈电方式。

旋转过程中，如果电场的幅度，即大小保持不变，我们就叫它为圆极化

2.3 多元法实现圆极化。多元法是使用多个线极化辐射元，调节不同波。向传播方向看去顺时针方向旋转的叫右旋圆极化波，反时针方向旋转

线极化元之间的位置和相位关系，最终合成圆极化波的方式，原理与多馈的叫做左旋圆极化波。右旋圆极化波要用具有右旋圆极化特性的天线来接

点法相似，只是将每一馈点都分别对一个线极化辐射元馈电，也称为同步收；而左旋圆极化波要用具有左旋圆极化特性的天线来接收。当来波的极

子阵列结构。其性能比圆极化元组阵要好很多，多元法最早是在文献中提化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中通常都要产生极化

出并给出了详细的理论分析。多元法设计的关键如何合理安排单元天线位损失。

置，它具备多馈法的优点，且馈电网络较为简化，增益高，缺点是结构复两个频率相同的波其合成波要实现圆极化，则必须满足以下三个条件

杂，成本较高，尺寸大。

[2]：

2.4 微带行波线阵实现圆极化。微带圆极化天线的另一种实现方式是

1）在直角坐标系中，两个波的电场矢量在空间必须互相垂直，

行波线阵的方法[3]，其结构是将微带圆极化辐射元使用微带传输线馈 。

电，最后组成串馈行波阵，末端功率经过辐射衰减后，接一个吸收负载来2）两个波的电场矢量随时间变化的相位相差90度。

减小反射，因为线上近似传播行波，因此称为微带行波线阵，要改变天线 ，取正号为例则 ，

的极化旋向只需要将输入端和输出端调换一下即可。

3 发展趋势

3）两个波电场矢量其幅度必须相等， 。

微带天线实现圆极化的方法有很多，但是小型化，宽频带以及多功能综合以上三个条件在直角坐标系X-Y中：

是圆极化微带天线的发展方向，它将在雷达，无线定位系统，RFID（射频 此即为圆的参数方程。

识别）中得到更广泛的应用。

合成波的合成电场矢量 的幅值 ，

基金资助：国家高技术研究发展计划资助（2009AA03Z414）合成电场矢量 是随时间t以 角速率旋转的，其模 的大小不

参考文献：

变，这正解释圆极化波的形成。微带天线要获得圆极化波的关键是，激励

[1]薛睿峰、钟顺时，微带天线圆极化技术概述与进展[J].电波科学学起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。

报，2002，17（4）：331-336.

2 微带天线圆极化实现方法

[2]张照炎，圆极化天线旋向的差错问题，中国空间科学技术（北京空间

微带天线实现圆极化主要分为两类，谐振式和行波式。谐振式又可分科技信息研究所，北京100086）.

为单馈法、多馈法和多元法（也称同步子阵列法），行波阵列法主要利用[3]林昌禄、宋锡明，圆极化天线，人民邮电出版社，1986.

行波传输在不连续处的辐射产生。下面将介绍微带天线实现圆极化工作的

四种谐振方法。作者简介：

2.1 单馈法实现圆极化。单馈法是基于空腔模型理论，利用简并模分赵云（1986-），男，辽宁省凌海市，电子科技大学微固学院在读硕士，

电子信息材料与元器件专业，研究方向：小型化宽频带微带天线。

离元产生两个正交极化的相位差90°的简并模工作，利用几何微扰的方法