圆极化微带天线的设计与实现 (1)
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。
差分馈电圆极化微带天线的设计
一 一 一
５ ８ ６． ｍｍ ， Ｋ
１
２７ ｍ ， ．３ ｍ
２０ ｍｍ ， ．５
ｈ ２３ ９ｍ ， ｈ ・ ｍ
５・ ｍｍ ， Ｓ １ ・３ ， ｇ ８ ７ ７ ｍ ｍｍ， ｄ ２・ ｍ ， １ ８ｍ
｝… ｝ 一
、
— — — — — — 一
ｆ ｝‘
ｌ
２．ｍ １ ６ ｍ，
４ ５ ｍ，ｔ＝ ． ｍ ．ｍ ２ ３ ｍ， Ｌ ＝ ６ ６ ｍ， Ｇ ４ ．ｍ
ｗ
６ １ ２ ｍ ｆ ＝ ８ｒ ａ
图 ５ Ｓ 数 曲线 图 参
一 － 一 。 一
一 一 — — 一 — — — — — — — — — —— － －－ —－一
大约 是 ８７ Ｂｉ ．ｄ 。 【 键 词 】 圆极 化 ：差 分 馈 电 ；天 线 关
【 图分 类 号 】Ｔ ２ ． 中 Ｎ８ ０１ ＋１
【 献标 识 码 】Ａ 文
【 章 编 号 】１０ — １ １ ０ １０ — ０９ ０ 支 ０ ８ １５ （ １）５ ０ ３ — １ ２
（ ）使 用 Ｈ Ｓ 一 Ｆ Ｓ软件 设计 天线
一
—— ｉ—
ｉ—
＝ Ｉ
【
Ｉ
图 ７ 增 益 曲线 图
图 ８ Ｖ Ｗ Ｒ 曲线 图 Ｓ
（ 转第 ４ 下 ９页 ）
【 稿 日期 】２ １ — ２ ２ 收 ０１ ０— ６
Байду номын сангаас
【 者简介】张一 治 （ ９ ９ ，男 ，山西人 ，西安电子科技 大学理 学院硕 士生 ，研究方 向为 目标激光散射特 性测量与理论 作 １ ８ 一） 建模 ；张晓波 （ ９ ６ ） １８ 一 ，男，安徽人 ，西安 电子科技 大 学理 学院硕 士生 ，研 究方向为 目标激光散射特性 的研 究。
基于HFSS的圆极化微带天线分析与设计
基于HFSS的圆极化微带天线分析与设计作者：吴峻岩陶琴于家傲来源：《科技信息·上旬刊》2018年第06期摘要：随着时代的发展，圆极化微带天线的应用范围逐渐扩大，其在实际应用中具有成本低、集成性高以及重量轻等特点。
基于此，本文将在HFSS的基础上，分析圆极化微带天线，并研究基于HFSS的圆极化微带天线设计方法，其中主要包括圆极化微带天线的应用性质、圆极化微带天线中馈电网络的选择、圆极化微带天线中的抗干扰算法以及圆极化微带天线的性能指标设计。
关键词：HFSS软件；圆极化微带天线；馈电网络前言：随着时代的发展，圆极化微带天线中的应用技术也越来越成熟，圆极化微带天线在实际应用的过程中能够提升接收效率以及信息传播速度，与传统天线相比具有较高的应用效率。
加上圆极化微带天线还能够在电离层的过程中产生法拉第螺旋效应，提升了圆极化微带天线的应用质量。
本文在研究圆极化微带天线的过程中，将会在HFSS的基础上对其展开研究设计，最终达到提升圆极化微带天线设计质量的目的。
一、HFSS的基础上的圆极化微带天线HFSS是一种辅助软件，在设计圆极化微带天线的过程中，能够帮助设计人员对其中的数据参数展开分析，提升最终圆极化微带天线的设计质量。
在此过程中还可以利用HFSS软件对圆极化微带天线中的影响因素展开分析，避免在实际圆极化微带天线设计中出现设计问题，在此基础上制定出最优设计方案。
由此可以看出，利用HFSS对圆极化微带天线展开设计，能够在降低圆极化微带天线设计难度的同时，提升最终圆极化微带天线的设计质量。
微天线最早出现在1953年，将辐射贴片贴在不同的介质基板中，其中介质基本的厚度小于微电天线的波长，微带天线在实际应用过程中具有性能高、外形小以及设计简单等优点，被广泛应用在卫星导航系统以及无线通信中。
例如，在卫星导航系统应用的过程中，可以根据单馈圆偏振发原理，保证微带天线中L/S波段双频导航天线的应用质量，进而提升系统短消息的通信功能以及定位功能。
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。
圆极化微带天线的设计与实现 (1)
2004年4月重庆大学学报Apr.2004 第27卷第4期Journal of Chongqing UniversityVol.27 No.4 文章编号:1000-582X (2004)04-0057-04圆极化微带天线的设计与实现Ξ韩庆文,易念学,李忠诚,雷剑梅(重庆大学通信学院,重庆 400030)摘 要:圆极化微带天线是一种低剖面的天线元,研究圆极化微带天线的特性在天线设计中显得十分重要,而微带贴片天线的馈电位置的确定是设计的关键。
针对单端侧馈五边形圆极化微带天线进行了详细分析和论述;简要介绍了微带天线的实现方法,并介绍了一种用于分析多边形微带天线的有效方法———有限元分析法;通过对一个5.6GHz 的五边形圆极化微带天线的研究设计,给出了圆极化微带天线的设计过程,找到了确定馈电点位置的合理方法,采用HFSS 软件进行优化设计,进行仿真,给出了合理的仿真结果。
关键词:微带天线;圆极化;轴比;五边形;方向图;电压驻波比;带宽 中图分类号:TN820.11文献标识码:A 目前简单的线极化天线已很难满足人们的需求,这就使得圆极化微带天线倍受青睐。
但在微带天线的分析中,近似处理较多,使得天线的设计准确性并不太好,微带贴片天线的馈电位置的确定往往需要实验调整的方法进行研究。
另外由于微带天线的频带窄,设计尺寸的微小误差都会造成天线谐振频率的偏离,极化特性也会变差。
在实际工作中由于介质基片的离散性,也影响了谐振频率的准确性[1]。
针对上述问题,特别对圆极化微带天线的设计过程进行了深入的分析;通过应用HFSS 高频结构软件仿真,使天线的性能得到了优化。
1 微带天线微带天线是一种基于微带传输线的天线。
它有多种形式,按结构特征,可把微带天线分为两大类,即微带贴片天线和微带缝隙天线;常用的一类,是贴片微带天线。
贴片可以是矩形、圆形、椭圆形及其它形状,在此选用五边形贴片。
微带天线的辐射,是由微带天线边沿和接地板之间的边缘场产生的。
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
一种宽频带宽角度圆极化微带天线的设计
每个馈 电点 的物 理 位 置 选 择 要 有 一 定 的对 称
性 ． 仿 真验 证 ， 经 固定好 第 一个 馈 电点位 置 ， 它馈 其 电点 依次绕 天线 中心 旋 转排 列 ， 馈 电点 旋 转 度数 各 间 隔为馈 电的相 位 差． Ｐ＜Ｍ， 最 后一 个 馈 电 点 在 且
位置 没有旋 到第 一 个 馈 电点 位 置 的情 况 下 ， 获得 可 好 的轴 比带 宽．
成 ． 地 板 Ｓ和 介 质 基 板 均 为 边 长 ３ ｍ、 度 ４ 接 ６ｍ 厚
交叉 极 化有显 著 的效 果 ． 技 术 已成 熟 应 用 于 圆极 此
化天 线阵 的设计 Ｊ 把单 个 贴 片 天线 各 馈 点 激励 的 ． 模式 看成 是天线 阵 中各 阵元 形成 的模 式 ， 对 于采 则
』ｒＪ
（） １
其 中 Ｐ为整数 ， ０＜ Ｍ， 且 ｐ＜ 并保 天 线 阻 抗 带 宽 的设 计 方 法 ４． 献 文 Ｊ ［－ ］ 用 四个 Ｌ型 探针 进行 馈 电不 仅可 以展 宽 微 ５６ 利
带天 线 的阻抗 带 宽 ， 可在 宽 角 度 内展 宽 轴 比 （ Ｒ 还 Ａ
１ 天 线 设计 与分 析
１ １ 多馈 源技 术 实现 ．
文献 ［ ］ 多个 馈 点为 单 个贴 片 天线 馈 电进 行 ８对 了研 究 ， 采用馈 电位 置顺 序旋转 技术 ． 其馈 电激励 的 相位 存在 适 当的偏移 ， 对增 加 圆极 化轴 比带 宽 、 少 减
和 优化 ， 天线结 构如 图 １ 示． 所 此 天 线 由接 地 板 、 质基 板 、 射 贴 片 ３层 组 介 辐
小 型设备 共形 ．
文献 ［Ｏ 对 微 带 天 线 的辐 射 机 理 和 分 析 模 型 １］
一种2.4GHz圆极化微带贴片天线的设计与实现
0 引言20世纪70年代中期，微带天线理论得到重大发展。
微带天线由于体积小、重量轻、馈电方式灵活、成本低、易于目标共形等优点而深受人们亲睐，在移动通信、卫星通信、全球卫星定位系统（GPS）、无线局域网通信等领域得到了大力推广和广泛应用。
然而随着卫星通讯、运载火箭测控通讯技术的不断发展，雷达应用范围的扩大以及对高速目标在各种极化方式和气候条件下的跟踪测量需要，单一极化方式很满足要求，圆极化天线的应用研究就显得十分重要[1-2]。
圆极化天线具有旋向正交性，即圆极化波入射到对称目标（平面、球面等）具有旋向逆转的特性，这一特性在通信、电子对抗中得到广泛应用，尤其是在移动通信和GPS 领域中用来抗雨雾干扰和多径反射；圆极化天线能够接收任意极化的来波，其辐射波也可被任意极化的天线接收，这一特性在电子对抗中用来干扰侦察敌方的各种线极化、椭圆极化的无线电波，在微波探测领域用来减少信号漏失并提高探测灵敏度[3]。
基于微带圆极化天线的优点，为一谐波探测雷达设计了中心频率为2.4GHz 的圆极化微带贴片发射天线，使得谐波探测雷达在探测时不需考虑扫描角度的影响，提高了探测的速度和灵敏度，文中将给出天线的详细设计方案和实测性能。
1 微带贴片天线工作原理1.1 辐射机理微带天线是在带有导体接地板的介质基片上贴加金属薄片而形成的天线[4]。
通常介质基片的厚度与波长相比是很小的，属于电小天线。
微带天线结构比较简单，实际上就是一块印刷电路板，全部功率分配器、匹配网络、辐射器都可以刻在介质基片的一侧，另一侧为金属地板。
导体贴片一般是规则形状的面积单元，如矩形、圆形、三角形、椭圆形或其它形状，其中矩形贴片较为常用。
其馈电方式也是多种多样，除微带线馈电和同轴线馈电两种基本方式外，还有临近耦合馈电、口径耦合馈电、共面波导馈电等技术。
常用的微带天线是由微带传输线馈电的矩形贴片天线[5]。
在贴片和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，因此微带天线也可看作是一种缝隙天线。
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。
三角形圆极化微带天线的设计与研究
三角形圆极化微带天线的设计与研究邱继刚, 车仁信(大连交通大学电气信息学院,大连116028) 摘要:设计了一种加载同轴探针的三角形贴片的圆极化微带天线。
采用时域有限差分法做了理论分析和仿真,通过改变同轴探针的位置来改善贴片天线的指标,仿真结果表明,当中心频率在12G Hz时,相对带宽为7.6%(V S WR≤2),增益达到了9d B,说明天线具有较好的辐射特性和阻抗特性。
关键词:微带天线;圆极化;三角形 中图分类号:T N820.1+1 文献标识码:A 文章编号:100328329(2010)022*******Re sea rch&D esi gn of C i rcu l ar Pol ar i zed M i crostr i p An tenna Ba sed on Tr i a ngleQ IU J i2gang, C HE Ren2xi n(School of Electr i ca l&I nform a t i on Eng i n eer i ng,Da l i a n J i a otong Un iver sity,Da l i an116028,C h i na)Ab stra ct:Design of cir cular polarized m ic r ostri p antenna which loaded coaxia l p r obe based on trian2gle.The m ethod of FT DT used t o do a theoretical ana lysis and si m ulati on,by changing the l ocati onof coaxia l pr obe t o i m p r ove the indicators of the pa tch antenna.The si m ulation result shows that rel2ative bandwidth is about7.6%(VS WR≤2)and the gain is about9dB when the center fr equency is12G Hz,s o this antenna has good radiati on characteristics and i m pedance cha r acteristics.Key word s:m icr ostrip antenna;c ir cular polarizati on;triangle1 引 言 微带贴片天线由介质基片、在基片一面上有任意平面几何形状的导电贴片和基片另一面上的地板所构成[1],它有体积小、重量轻、剖面低、制作简单等优点,使得微带天线在工程实际中得到了广泛的应用[2],现代无线通信迫切需要重量轻、体积小而又成本低的天线,而圆极化微带天线恰好能满足这些要求。
L波段矩形切角圆极化微带天线的设计
万方数据第３３卷电子测量技术Ｖ２“＋量：妒。
＝０警＝ｏ（２）仅在离散的ｋ。
方程（２）才存在不为零的解，每一个ｋ。
值对应一个特征函数。
把式（２）两边乘以特征函数的共轭％，然后在腔体体积上积分，在矩形微带天线周界Ｃ上积分为零，于是可得…：＝糌（３）显然，ｋ。
为零或者正整数。
设矩形微带天线只激励基模，在引入切角分离单元后，可令新的特征函数为∥，相应的波数为ｋ７，则可设：∥一Ｐ≯。
ｔ＋Ｑ乒，。
（４）将式（４）代入式（３）可得‘”：｜１．（ＰＶ幽。
＋ＱＶ咖。
）２ｄｓ’ｌｌ，（即。
－＋ＱＶ以。
）２ｄｓ７式中ｌｓ７＝ｓ十Ａｓ，现在令：ＩＩ（Ｖ咖１）２ｄｓ＝ｇ。
ｌｌ（Ｖ幽。
）２ｄｓ＝ｑ：ＪＪ山ＪＪ－』『。
‰ｌ２ｄｓ＝Ｐｌ儿（¨２ｄｓ＝夕。
』』。
灿舭ｄ确ｚ『『。
Ｖ们舭ｄ＿ｑｌｚ将式（６）代入式（５）简化为：五，ｚ：』！！昱：里！“，２（Ｐ・Ｑ）如果Ｐ、Ｑ有解则计算可得：ｑ１２ｑ２。
口１２＝０Ｐ１＝Ｐ２＝２（△ｓ／ｓ）Ｐ１２＝一２（△ｓ／ｓ）把式（８）代入式（７）。
可得ｔ志％＝艇。
（１—４△ｓ／ｓ）（５）由式（１２）可知：通过控制切角的尺寸可以控制两个简并正交模式谐振频率的分离程度，从而控制两个模式特征阻抗的相差。
以实现囤极化辐射。
根据前面的分析可将一点馈电矩形圆极化微带天线的设计步骤归纳如下：１）根据给定的工作频率和介质基板确定微带天线尺寸Ｗ。
对于介质基片厚度为ｈ，相对介电常数为ｅ，。
天线工作频率为的前提下ｆ，能够形成较高辐射效率的贴片宽度为［“ｌⅣ＝毒（孚）。
１他２）计算规则矩形微带天线的扰动量Ａｓ／ｓ，从而可以确定切角的尺寸［７３；３）确定馈电点的位置根据腔模理论可计算得到微带腔体的Ｑ值。
根据Ｑ值可以求得微带天线的输入阻抗与馈电位置Ｌ。
（Ｌ。
为馈电点距离宽边边沿的距离）的关系式［９］ｔｐｏ一１１２０），ｏ““一２ｗＬｏ＝“－－－－ａｒｃｃｏｓ（√Ｒ。
／Ｒ二）丌因为同轴馈线的特性阻抗为５０Ｑ，因此为了阻抗匹配。
弹载圆极化微带天线设计
弹载圆极化微带天线设计常树茂【摘要】通过理论分析和HFSS三维电磁结构软件仿真,设计出一种圆形弹载圆极化微带天线.该天线在±60°的天线方向扫瞄空间内,天线极化轴比为1.06～3.3dB,增益为4.7dBi.文中给出了圆形圆极化天线的具体设计尺寸和仿真天线方向图、极化轴比图和驻波图.【期刊名称】《弹箭与制导学报》【年(卷),期】2010(030)004【总页数】3页(P187-189)【关键词】弹载天线;圆极化天线;圆形微带天线【作者】常树茂【作者单位】西安邮电学院,西安,710061【正文语种】中文【中图分类】TN820 引言炮射弹载雷达系统是目前所研制的精确打击武器系统之一。
要使这种先进的武器系统能在全天候的战场上都有较高的命中率，弹载雷达天线的极化应为圆极化。
因为水滴对圆极化波的反射是反旋的，而雷达目标对入射的圆极化波产生的反射波是椭圆极化波，两者具有相同的旋向。
因此，圆极化波的抗雨雾能力比线极化波强得多。
圆极化波天线的结构多种多样，但对于弹载雷达而言，所设计的天线在满足电气技术指标的条件下，还必须具有空间尺寸小，抗过载能力大。
而微带天线低剖面尺寸小；辐射面垂直弹轴放置抗过载强；也比较容易实现圆极化。
所以文中选用微带天线形式，给出了弹载圆极化微带天线的设计公式、具体尺寸和最终仿真结果。
这种设计结果经实践证明是正确的和实用的。
1 天线设计理论1.1 圆形微带天线设计理论微带天线的形状有很多种，最常用的是矩形、圆形、圆环形和三角形。
因为弹体为圆形，所以弹载天线选择圆形微带天线较合适。
设圆形微带天线的贴片半径为a，当h≪λ0，贴片与接地板之间可看成是四周为磁壁，上下为电壁的谐振空腔。
用模展开法求解空腔内场，得圆形微带天线TMnm模的谐振频率（GHz）为［1］：式中a是计入边缘效应后的等效半径（cm），它与物理半径a′的关系如下：圆形微带天线一般工作在TM11主模。
对主模有：工作在TM11模的谐振电阻为：式中：ρ0是馈点到圆形微带中心的径向距离；Gr是圆形微带天线的辐射电导。
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。
基于MEMS硅基底的L波段圆极化微带天线的研究与设计
１ 天 线单 元 的 设计
用 一般 微 带 天线 的设 计 方式 来 设计 天 线单元 ， 利用 Ａ ｓ ｆ—ＨＦ Ｓ来进 行 仿 真 优 化设 计 ， 低 了 ｎ ｏｔ Ｓ 降 天线 设计 的复 杂程度 。
１ １ 硅 基 底 的 选 择 ．
考 虑 到硅 片 的标 准厚 度 和硅 的 电阻 值 ， 最后 选 用 了厚度 为 ４ ０ ５ ｍ 和电阻率 为 ３ ・ 的硅做基 ＯＱ ｍ 底 。由于 硅的介 电 常数 为 １． ， １ ９ 比较 偏 大 ， 其 做 用
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基于 ＭＥ ＭＳ硅基底 的 Ｌ波段 圆极化 微带天线的研究 与设计
赵 明锐 ， 刘晓 明 ， 朱钟 淦 ， 景辉 ， 以栋 魏 郭 （ 电子科技 大 学机 械 电子 工程 学院 ， 川 成都 ６ １ ３ ） 四 １ ７ １
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(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。
L波段矩形切角圆极化微带天线的设计
微 带 天 线 作 为 平 面 型 天 线 ， 有 低 剖 面 、 共 形 、 量 具 易 重 轻 、 加 工 、 组 阵 等 优 点 ］ 随 着 集 成 电 路 技 术 和 光 刻 易 易 。 工艺 的进步 ， 带天线 的应 用 也越 来 越 多 ， 卫星 通信 、 微 在 雷 达 监 测 、 线 通 信 和 射 频 测 量 等 领 域 微 带 天 线 都 有 广 泛 的 无 应用 。在航 天飞 行 器 中 ， 于 飞 行 器 位置 姿 态 不 固定 ， 由 它 们 的 通 信 测 控 设 备 都 要 求 共 形 的 、 量 轻 、 积 小 而 又 成 重 体 本 低 的 圆 极 化 天 线 。 圆 极 化 微 带 天 线 恰 是 能 满 足 这 些 要
（ 京 航 空 航 天 大学 电磁 Ｘ 程 实验 室 北 京 １ ０ １ 北 － ０１ ） ９
摘 要 ：设 计 了一 种 工 作 在 Ｉ 波 段 （ 心 频 率 为 １ ６ＧＨｚ 的 圆极 化微 带 天 线 ， 天 线 在很 宽 的 波 束 范 围 内 实 现 了 良 中 ． ） 此 好 的 圆极 化特 性 （ － ０ 角 度 范 周 内 ， ４６。 圆极 化 轴 比 Ａ ＜ ３ｄ ） 天 线 采 用 传 统 的 同 轴 线 背 馈 的 馈 电 方式 ， 体 结 构 简 单 ， Ｒ Ｂ ， 整 制 作 成 本 低 ， 且 实 现 了 天 线 的 低 剖 面 性 ， 有 广 泛 的应 用 价 值 。 并 具
Ｗ ａ ｇＷ ｅ Ｍ ｉｏＪ ｎ ａ ｇ Ｌｉｎ ｉ ｎ ｉ ａ ｕ ｇ ｎ ａｇＢｎ
（ ｌ ｔ ｍａ ｎ ｔ ｎ ｉｅ ｒ ｇ Ｌ ｂ ｒｔ ｒ ｆ ｅ ｉｇ Ｕｎｖ ｒｉ ，Ｂ ｉｎ ０ １ １ Ｅｅ ｒ ｃ ｏ ｇ ｅ ｉ Ｅ ｇｎ ｅｉ ａ ｏ ａｏ ｙ ｏ ｉｎ ｉｅ ｓ ｙ ｅ ｉｇ １ ０ ９ ） ｃ ｎ Ｂ ｊ ｔ ｊ
单点背馈圆极化微带天线的设计与实现
Ｖ×Ｖ×Ｅ一后Ｅ＝一训， 求解较为方便。腔中电场满足微分方程：
（８）
Ｖ×Ｖ２Ｅ：＋后Ｅ。＝ｊ砒，
（９）
式中后＝∞伍；上为激励电流密度。
边界ｑ：土！刍，以为外法向单位矢量。 Ｊｔ晖‘ｏｎ
故边界条件为
竺导＝批。陋甲‘：一。２。
（、Ｉ‘ｏ。）７
ａ儿
式（８）、（９）对应的泛函数为
＿，（臣）＝Ｉ［１ Ｖ；Ｅ Ｉ ２一后：Ｉ芝Ｉ ２］出＋
ＨＦｓＳ妯ｗａｒｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｄｅｓｉ印． ％ｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐ印ｅｒ．ｒ１１ｌｅ粕￡ｅｎｍ ｉｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ
ｍｅ跏ｒｅｄ ｂ鹊ｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ陀ｓｕｌｔ８锄ｄ
ｂｙ ｎｅｈ帕ｒｋ肌ａｌｙｓｉ８．Ｔｈｅ ｍｅａ８哪陀ｄ ｒ｛ｅｓｕｌｔｓ ｃｏｉｎｃｉｄｅ ｅｘｃｅＵｅｎｎｙ ｗｉ山
析及设计实现，给出了完整的设计过程，找到了一种确定馈电点位置的合理方法。在此基础上，采
用ＨＦ胬三维电磁仿真软件进行优化设计，根据优化结果做出实物并测量参数。测试结果与仿真结 果吻合，说明该方法是有效可行的。
关键词：微带天线；圆极化；轴比；五边形；方向图；电压驻波比
中图分类号：’ＩＮ８２０．１１
文献标志码：Ａ
多馈法采用多个馈点馈电。它由馈电网络保证 圆极化工作条件，一般可采用Ｔ形分支或３ ｄＢ电桥 等馈电网络。这导致馈电网络较复杂，成本较高， 尺寸较大。 １．３多元法·
使用多个线极化辐射元，原理与多馈点法相似， 只是将每一馈点分别对一个线极化辐射元馈电。可 以是并馈或串馈方式的多元组合，这样馈电网络较 为简化，具备多馈法的优点，主要缺点是结构复杂， 成本较高，尺寸大…。
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2004年4月重庆大学学报Apr.2004 第27卷第4期Journal of Chongqing UniversityVol.27 No.4 文章编号:1000-582X (2004)04-0057-04圆极化微带天线的设计与实现Ξ韩庆文,易念学,李忠诚,雷剑梅(重庆大学通信学院,重庆 400030)摘 要:圆极化微带天线是一种低剖面的天线元,研究圆极化微带天线的特性在天线设计中显得十分重要,而微带贴片天线的馈电位置的确定是设计的关键。
针对单端侧馈五边形圆极化微带天线进行了详细分析和论述;简要介绍了微带天线的实现方法,并介绍了一种用于分析多边形微带天线的有效方法———有限元分析法;通过对一个5.6GHz 的五边形圆极化微带天线的研究设计,给出了圆极化微带天线的设计过程,找到了确定馈电点位置的合理方法,采用HFSS 软件进行优化设计,进行仿真,给出了合理的仿真结果。
关键词:微带天线;圆极化;轴比;五边形;方向图;电压驻波比;带宽 中图分类号:TN820.11文献标识码:A 目前简单的线极化天线已很难满足人们的需求,这就使得圆极化微带天线倍受青睐。
但在微带天线的分析中,近似处理较多,使得天线的设计准确性并不太好,微带贴片天线的馈电位置的确定往往需要实验调整的方法进行研究。
另外由于微带天线的频带窄,设计尺寸的微小误差都会造成天线谐振频率的偏离,极化特性也会变差。
在实际工作中由于介质基片的离散性,也影响了谐振频率的准确性[1]。
针对上述问题,特别对圆极化微带天线的设计过程进行了深入的分析;通过应用HFSS 高频结构软件仿真,使天线的性能得到了优化。
1 微带天线微带天线是一种基于微带传输线的天线。
它有多种形式,按结构特征,可把微带天线分为两大类,即微带贴片天线和微带缝隙天线;常用的一类,是贴片微带天线。
贴片可以是矩形、圆形、椭圆形及其它形状,在此选用五边形贴片。
微带天线的辐射,是由微带天线边沿和接地板之间的边缘场产生的。
以矩形贴片为例,其辐射场的示意图如图1所示。
图1 矩形微带天线的场图 微带天线分析的基本问题是,求解天线周围空间建立的电磁场;求得电磁场后,进而得出其方向图、增益和输入阻抗等特性指标,另外,微带天线的馈电,对天线的性能有至关重要的作用。
馈线的长度和宽度直接影响着天线的谐振频率;馈电点的位置决定着天线边沿上的电流幅度、相位分布以及谐振频率。
因此,对馈电方式的选择是设计成功与否的关键因素[2]。
在本设计中采用微带线馈电。
2 圆极化微带天线的实现微带天线要获得圆极化波的关键是,激励起两个极化方向正交的、幅度相等的、相位相差90°的线极化波[3]。
当前用微带天线实现圆极化辐射主要有以下几种方法:Ξ收稿日期:2003-11-08基金项目:重庆市应用基础研究资助项目(2003-7960)作者简介:韩庆文(1969-),女,重庆人,重庆大学工程师,硕士,主要从事微波通信、天线理论及天线设计的科研教学工作。
1)正交馈电的单片圆极化微带天线;2)一点馈电的单片圆极化微带天线;3)曲线微带构成的宽带圆极化微带天线;4)微带天线阵构成的圆极化微带天线[4]。
正交馈的圆极化微带天线最早提出的一种结构形式。
这种天线构成天线阵元时,馈电电路之间会引起不希望有的耦合,因而限制了它的实际应用。
现在实际应用较多的是后3种圆极化微带天线。
曲线微带天线构成的宽频带圆极化微带天线不采用开放式的谐振腔,避开了基于谐振系统的辐射,不但有较强的辐射功率,而且有较低的Q值,是一种比较理想的宽频带圆极化微带天线。
微带天线阵构成的圆极化微带天线在实际中已获得广泛的应用,这种天线具有高增益、高功率、低旁瓣、波束扫描或波束控制等优点,但是,它需要很复杂的功分器组合电路形成圆极化馈电,不易实现[5]。
在此采用一点馈电的单片圆极化方案,这种设计方案可以省去电桥,使得天线外形更为小巧,使用也更加灵活。
3 圆极化微带天线的分析方法(有限元法)研究采用的五边形微带状天线是一种形状不规则的微带片状圆极化天线,因此,不能采用以前的方法来分析。
起初,研究这种天线时,馈电点及各边尺寸都是由经验确定的,至今依然没有严格的分析方法。
最近,有了两种比较好的近似分析这种天线的方法:一种是有限元法;一种是分片和补片法。
由于计算机在进行模拟时主要采用的就是有限元法,故在此主要介绍一下用有限元法来分析五边形的过程[6-7]。
有限元法是把整个求解区域划分为若干个单元,在每个单元内规定一个基函数。
在其它区域此函数为零,这些基函数在各自的单元内是解析的,这就是用分片解析函数代替全域解析函数。
对于二维问题,单元可以取作三角形、矩形等,而以三角形域适应最广。
有限元法是从经典的里兹变分法发展而来的。
可以证明,有下列微分方程L(f)=g(1) L为线性算子,g表示激励,f表示源的响应。
如果对于定义域内任何非零函数f,恒有内积〈L f,f〉>0,则上面的方程与下列泛函数变分等价J(f)=〈L f,f〉-2〈g,f〉(2) 里兹变分法是将分解为在域内解析的线性无关的基函数系列:f=∑a n f n(3)将式(1)、(2)代入式(3)中,则泛函数J(f)的变分就化作下列极值问题:5J(f)5a i=0,i=0,1,…,n(4) 对于二次微分方程的泛函数,就化作n个线性代数方程的方程组,利用矩阵求逆,就可得到系数矩阵a 从而得出的f近似解,这个解是稳定的。
基函数最简单的是选择一次多项式:f i(x,y)=a i+b i x+c i y(5)式中a i,b i,c i为对应于第i个单元的系数,x,y为该单元内的坐标。
三角形的三个顶点称为结点,式(5)中未知系数正好可用3个结点处的函数值p i1(x1,y1), p i2(x2,y2),p i3(x3,y3)来表示。
即:f i(x,y)=N i1(x,y)p i1+N i2(x,y)p i2+N i3(x,y)p i3(6)式中N i1,N i2,N i3均为x,y的一次多项式,它们仅适于单元内部,在单元处为零,且当x=x1,y=y1,即第一个结点上,N i1=1,N i2=N i3=0。
其余类推。
函数N i称为对应结点的基体。
于是从全域来看,每个结点正好对应一个基函数,而写成全域形式为:f=∑Mnp n N n(7)式(7)中M为结点数。
用式(5)代入式(7)中,就可化为代数方程求解。
最终求出其谐振频率f。
图2为用有限元求解五边形微带天线的单元划分。
图2 五边形微带天线的单元划分边界导纳规定为:Y=H t/E t H t为边界上切向磁场。
在微带腔的电磁场中,最方便的是求解电场,当基片很薄时,5E z5z=0。
因此,电场可视为标量函数,求解较为方便。
腔中电场满足的微分方程:85重庆大学学报 2004年2E z +k 2E z =j ωμJ z(8)式中k =ωμε,J z 为激励电流密度。
在边界上H t =1j ωμ=5E z 5n,^n 为外法向单位矢量。
故边界条件为:5E zn=jωμY E z (9)式(8)和式(9)对应的泛函数为:J (E z )=12∫St E z2+k 2|E z |2d s +∫Lj ωμJ z J 3z d l -jωμ2Y∫C|E z|2d l(10)式中, t E z =^x5E z 5x +^y 5E z5y,S 为微带片面积,C 为其周界,L 为激励源J z 的周界。
应用有限元法,将五边形微带片区域分成三角形单元,如图2所示。
利用前述,对泛函数变分可化为如下代数方程:kp -k 2Hp =T(11) 式中p 为列矩阵,表示各结点E z 的值,k ,H 均为系数矩阵,T 为与源积分项有关的常数矩阵,通过此式的解可求出天线的输入阻抗。
若所讨论的是无源问题,即J z =0,则T =0,式(11)化作特征方程,可求出谐振频率和谐振模。
4 仿真分析以一5.6GHz 的圆极化微带天线为设计目标。
要求天线辐射尽量接近纯圆极化,即有较低的轴比,具有好的带宽特性,有较高的增益。
微带天线一般应用在1～50GHz 频率范围内,关键问题是如何兼顾圆极化和宽带宽。
设计图形见图3,它各边的尺寸关系是采用有限元法分析,由经验所得一组近似值,在实际的设计中只能作为一个参考,还要进行适当的修改。
根据式(12),(13)求得的介质波长:λg =λ0/εe(12)εe =1+εr 2+εr -121+10hW-1/2(13) 根据这个介质波长,得到各边的长度。
通过尺寸调整并改变馈电点的位置,最终得到了比较理想的圆极化方向图。
需要说明的是馈电位置的选择在微带天线的设计中是一个难点。
因为,馈电的位置不但决定天线激励那种模式,而且,还影响天线的辐射特性。
调试时既要图3 天线各边及馈线尺寸考虑辐射场的幅度,又要考虑其相位和谐振频率,故此选择起来比较困难。
通过在实践中的不断摸索,总结出了一个比较实用的调试方法。
在此给出:首先,根据上面的比例式确定一个馈电点位置(一般情况下这个馈电点都不会满足要求);然后,在这一点的两侧各选择一个距离此点约为1～1.5mm (0.03～0.05λg )的点,模拟之后,对比两侧的相位和幅度变化,选择变化较大的一侧,以原来的点为起始点,以毫米(0.003λg )为单位,向这一侧依次移动馈电点,只要选择的馈线宽度和长度合适,最终一定能确定获得圆极化辐射图的馈电点位置。
据此方法得到的馈电位置:L 6=8.366mm至于基片尺寸,背馈情况可取:W G =L +0.2λg(14)L G =W +0.2λg(15)到此,微带天线的基本尺寸已设计完毕。
下一步就是通过模拟观察其结果,然后进行调整。
使用安捷伦公司所提供的专门软件HFSS 模拟得到以下结果,见图4。
由图4看出天线指标是:1)带宽,反射系数-15dB 时的带宽为6.54%;反射系数-20dB 时的带宽为3.4%。
2)轴比,轴比低于5dB 的角度范围为-60°～72°。
3)方向图,θ方向,半功率角为85°。
<方向,波束宽度为110°。
4)增益,优于6.0dB 。
5)有效角度,128°。
95第27卷第4期 韩庆文等: 圆极化微带天线的设计与实现(a ) 反射系数与频率的关系图(c ) θ方向图(e ) 轴比图图4 HFSS 仿真结果5 结 论通过对5.6GHz 圆极化微带天线的研究,对其设计方法也作了一些总结和大胆的创新,如五边形尺寸的设计、馈电点位置的选择、调配枝节的确定和阻抗匹配等,从而获得良好的轴比和较宽的带宽,并实现了良好的匹配,此研究对圆极化微带天线的设计极其有用,提供了一种切实可行的圆极化微带天线的设计方法。
(b ) 导纳圆图(d ) 方向图参考文献:[1] 鲍尔I J ,布哈蒂亚P 著.微带天线[M ].梁联倬,寇廷耀译.北京:电子工业出版社,1984.[2] 钟顺时.微带天线理论与应用[M ].西安:西安电子科技大学出版社,1991.[3] POZAR D M.Radiation and scattering from a microstrippatch on a uniaxial substrate [J ].IEEE Trans on Antennas Propagation ,1987,35(6):613-621.[4] JACKSON D R.The RCS of rectangular microstrip patch ina substrate -superstrate geometry[J ].IEEE Trans on An 2tennas Propagation ,1990,38(1):2-8.[5] V IRR G A K L ,RAHMA T -SAMII Y.E fficient widebandevaluation of mobile communication antenna using [Z]or[Y]matrix interpolation with the method of moments[J ].IEEE Trans on Antennas Propagation ,1999,47(1):65-76.[6] 付光,郑会利.一种用于移动卫星通信的新型多功能微带天线[J ].西安电子科技大学学报,1997,24(3):438-441.[7] 张均,刘克诚,张贤铎,等.微带天线理论与工程[M ].北京:国防工业出版社,1988.(下转第92页)Development of CuMn35Master AlloyJ I ANG Han2xiang,WANG H ong2jia,TANG Y ing,G UO H ong(College of Material Science and Engineering,Chongqing University,Chongqing400030,China)Abstract:This article has investigated the principle and method of smelting CuMn35master alloy by fusion alloying. And some questions about deoxidation and removal of hydrogen has been discussed.We have found the best process conditions after a series of orthogonal experiments and obtained uniform components by chilling technique.Else2 where,we use carbon and cryolite as covering agent and refining agent to reduce oxide inclusion greatly and improve the surface texture and the yield of copper and manganese,attained99.99%and99.31%respectively.The results of the experiment show that the process is advisable.K ey w ords:CuMn35master alloy;fusion alloying;technique;orthogonal experiment(编辑 李胜春)(上接第60页)Design and R ealization of Circular Polarization Microstrip AntennaH AN Qing2wen,Y I Nian2xue,LI Zhong2cheng,LEI Jian2mei(College of Communication Engineering,Chongqing University,Chongqing400030,China)Abstract:The circular polarization microstrip antenna is one kind of low cut plane antenna element.Researching cir2 cular polarization microstrip antenna property is very important in antenna design.And how to find the feed place is the key to design.Researching makes a detailedly analysing and expounding of the pentagon circular polarization mi2 crostrip antenna in view of the single ended side.The microstrip antenna realization means is introduced.The way to analyze polygon microstrip antennal is given,which is named finite cell.By adjusting the5.6GHz pentagon circular polarization microstrip antenna,we give out the circular polarization microstrip antenna design processing.The feed place is found with the right means.Adopting HFSS software to optimize the design,and carries on imitation,give out the right imitation result.K ey w ords:microstrip antenna;circular polarization;axial ratio;pentagon;antenna pattern;VSWR;bandwidth(编辑 张 苹)。