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圆极化天线的研究与设计

现代通信系统需要在复杂的环境和条件下实现稳定的通信,这对天线的稳定

性和抗干扰性有很高的要求。圆极化天线具有很多独特性质,圆极化天线可以接

受任意极化的电磁波从而避免极化损失,还可以抑制多径散射和多径干扰,同时

可以避免产生法拉第旋转效应。

由于独特优势,圆极化天线系统具有良好的可靠性和稳定性,广泛应用于卫

星,射频识别,雷达等领域。随着现代通信技术的迅速发展,对圆极化天线也提出

了新的要求。

例如,在结构上要求天线小型化、易于集成以及结构简单等;在天线性能方面

则要宽带宽、多频工作、全向性、高增益以及宽波束等。本论文对传统圆极化天

线技术进行了回顾,系统的总结了各种圆极化技术的优点和缺点。

基于已有的圆极化的技术进行创新和改进,从而设计了几款性能出色的圆极

化天线。论文围绕圆极化天线展开,设计了两个宽带圆极化天线,一个双频圆极化

天线,一个圆极化聚焦阵列天线。

本文的主要创新点为:1.设计了两款宽带圆极化天线。其中第一款基于正交

L型开口缝隙,通过在馈电线上增加调谐短截线,和在贴片上引入闭合正交缝隙,

使圆极化带宽从大约23%增加到70%。

第二款基于微带单极子天线改进而来,改变单极子贴片的馈电位置和倾斜角

度实现圆极化特性,并且采用圆弧化的处理达到宽带特性,实现了90%的宽带圆

极化带宽。2.设计了一个双频工作的圆极化RFID阅读器天线,不仅有较宽的圆极

化带宽,而且两个工作频点独立可调。

将两个不同长度的弯折正交缝隙巧妙的组织在一起,分别负责高频和低频的

圆极化辐射。三个射频开关控制两种工作模式的切换。

该天线结构紧凑,且完全覆盖了RFID的UHF通用频段和WLAN频段。3.设计

了一个16单元的圆极化聚焦阵列,基于阵列和圆极化测试天线之间的传输效率

最大化的原理来计算聚焦阵列的最优激励分布,能够同时达到很好的圆极化和聚

焦性能。

对每一个阵列单元增加寄生贴片作为引向器,使单元的辐射波束向焦点方向

倾斜,使电场聚焦增益提升了2.7dB。