双频双圆极化槽天线设计
浦同争; 宗容; 陈哲; 邓郁; 刘军奇
【期刊名称】《《桂林电子科技大学学报》》
【年(卷),期】2019(039)004
【总页数】5页(P267-271)
【关键词】圆极化天线; 环形槽线; 十字形槽线; 双频带; 简并分离
【作 者】浦同争; 宗容; 陈哲; 邓郁; 刘军奇
【作者单位】国家移民管理局常备力量第二总队 昆明 650214; 云南大学信息学院
昆明 650091
【正文语种】中 文
【中图分类】TN925
相较于线极化天线，圆极化天线在空间位置取向上自由度更大，且能探测到更多极化类型的无线电波，因此在卫星导航、射频识别、雷达、遥感遥测、电子侦查和对抗等领域得到了广泛的应用[1-2]。可实现圆极化的基本辐射单元结构有圆[3]、圆环[4]、螺旋[5]、多边形[6]、圆柱[7]等，可选的馈电机制则有单馈和多馈2种。单馈法必须引入结构微扰，依靠分离简并模式达成圆极化目标；多馈法则利用正交信号来激励起圆极化波[8]。
随着无线技术的发展，小型化和宽带化成为当前圆极化天线设计的发展方向。通过将不同工作频段的圆极化辐射单元制作在同一PCB板上，可实现结构紧凑的低剖面多频带圆极化天线，这已经引起了研究人员的关注[9-11]。
考虑到槽天线在工作带宽、阻抗损耗、结构鲁棒性等方面的性能通常都优于贴片天线，采用槽线设计了一种双频圆极化天线。该天线由一个十字形槽嵌套一个圆环形槽而成。其中，圆环形槽上加载了一对简并分离单元，以实现圆极化；而构成十字形槽的2条槽线长度不一致，以便得到圆极化波。该天线结构简单紧凑，容易加工制作，且设计参数丰富，可方便地在任意无线电频段实现圆极化设计。
1 天线的设计
1.1 天线结构
天线结构如图1所示，十字形槽蚀刻在PCB板正面，它的2条矩形槽线分别长la和lb，槽宽为s1；圆环形槽包围着十字形槽，它的半径为r，槽宽为s2；圆环形槽上加载了一对凹槽，宽度为ws，深度为ds，它们对称分布在与馈电位置成45°夹角的直线上；馈电电路制作在PCB板的背面，它由50 Ω微带线和四分之一波长阻抗变换器组成，其中50 Ω微带线的宽度为wm，阻抗变换器的宽度和长度分别为wc和lc；PCB板的厚度为h，材料的相对介电常数为εr。
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。
ABXYL1W1h介质基片（ε）d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(fcWr (1)
其中，c是光速。
辐射贴片的长度一把取为2c，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：
LfcLe22 (2)
其中，e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：
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12GHz时,相对带宽为7.6%(VSWR≤2),增益达到了9dB,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:TN820.1+1 文献标识码:A 文章编号:100328329(2010)0220045203
Research&DesignofCircularPolarizedMicrostripAntennaBasedonTriangle
QIUJi2gang, CHERen2xin
(SchoolofElectrical&InformationEngineering,DalianJiaotongUniversity,Dalian116028,China)
Abstract:Designofcircularpolarizedmicrostripantennawhichloadedcoaxialprobebasedontrian2
gle.ThemethodofFTDTusedtodoatheoreticalanalysisandsimulation,bychangingthelocation
ofcoaxialprobetoimprovetheindicatorsofthepatchantenna.Thesimulationresultshowsthatrel2
ativebandwidthisabout7.6%(
VSWR≤2)
andthegainisabout9dBwhenthecenterfrequencyis
12GHz,sothisantennahasgoodradiationcharacteristicsandimpedancecharacteristics.
第36卷 第9期 电子元件与材料 Vol.36 No.9 2017年9月 ELECTRONIC COMPONENTS AND MATERIALS Sep. 2017
一种透射型线-圆极化转换超表面设计
刘 双 兵
（巢湖学院 机械与电子工程学院，安徽 合肥 238000）
摘要: 提出了一种单对角线开缝的方形单元构成的透射型极化旋转超表面，并将其应用于宽带圆极化微带缝
隙天线的设计中。采用等效电路法分析了超表面实现线-圆极化转换的工作机制，并对天线圆极化带宽的影响因素
进行了参数扫描。仿真结果表明：加载超表面使线极化微带缝隙天线产生了圆极化辐射，同时扩展了天线的阻抗
带宽。天线相对阻抗带宽达到了33.2%，3 dB轴比带宽达到了19.5%，在阻抗带宽内天线增益均高于6.8 dBi，表
明新型超表面结构具有良好的线-圆极化转换特性。
关键词: 极化转换；超表面；宽带；圆极化；微带缝隙天线；轴比
doi: 10.14106/ki.1001-2028.2017.09.004
中图分类号: TB34；TN821+.1 文献标识码:A 文章编号:1001-2028（2017）09-0018-04
Design of a transparent linear-to-circular polarization
conversion metasurface
LIU Shuangbing
(School of Mechanical and Electric Engineering, Chaohu College, Hefei 238000, China)
Abstract: A transparent polarization conversion metasurface was presented for designing of wide band circular
polarized microstrip slot antenna. It was composed of square units with a single diagonal slot. The metasurface’s working mechanism of converting linear to circular polarization was analyzed by equivalent circuits, and the parameters of the
