探讨全向圆极化天线技术

1、    探讨全向圆极化天线技术    卿海 钱俊辉摘 要：随着我国科学技术不断地发展，对于各个领域应用到的技术都取得了或大或小的进步。由于圆极化天线技术自身的特性的原因，在当今时代无线的应用中，受到了越来越多的广泛关注。本文主要阐述了圆极化全向天线的最新研究和相关进展，并对圆极化全向天线不同实现的方法和关键性问题进行相关描述，随后介绍了每一种方案设计过程、影响因素、原理、不足，最后，对圆极化全向天线以后的发展状况进行展望。关键词：全向天线;圆极化天线;技術分析相对于天线的性能来说，天线的极化是其的重要参数。天线的极化是指在发射天线辐射的过程中，在它的最大

2、辐射的方向上且随时间变化的电场矢量中空间描出的轨迹。对于天线的极化形式一共可以分成三种：线极化、圆极化和椭圆极化。其中线极化、圆极化是椭圆极化的一种特例。圆极化可以再分为正交左旋和右旋两种形式，而椭圆极化波可以分解成相反旋向的圆极化波。随着我国科学技术日益的发展，进而对天线的要求也逐渐提高，在当今的无线应用系统中，普通的极化天线已经很难满足人们日常生后中的需求，进而圆极化天线逐渐地被人们广泛使用。1圆极化天线的简单概述对于逐渐被人们所青睐的圆极化天线主要有以下特点：首先圆极化天线对于任意极化的来波都可以接收，而圆极化天线释放出的辐射其他的任意极化也能接受得到。其次，圆极化天线所具备了旋向的正交

3、性。最后，当有极化波射入到了对称目标则会发生旋向逆转，与此同时不同旋向的电磁波所具备了较大数值的极化隔离1。正因为圆极化天线本身含有的特点，因此，其被广泛的应用在通信、雷达、电子干扰等方面。2全向圆极化原理对于任意的一个圆极化波都可以被分解为在时间和空间上相互正交且相等的幅线极化波，进而实现了在两个空间之内，其线极化电场分量互相正交并且振幅相同，相位差90°的基本原理。虽然圆极化天线的形式各式各样，但是其原理都是相同的2。虽然圆极化天线具有多种形式，但分析原理、产生机理基本相同，都能够将分解后的空间模型反映到史密斯圆图中。圆极化天线的基本电参数ar可通过极化椭圆长轴（2a）与短轴（2

4、b）计算，该参数是最大增益方向上的轴比，具体计算公式如下：但是，在很多的实际应用过程中，要求圆极化天线要具备全向辐射的特点，进而使得这种类型的圆极化全向天线与普通的圆极化天线既有区别但还存在着共性。在目前的社会中，有很多学者都在对于全向圆极化进行相关研究，自然而然的方法也就很多，就原理而言，可分为以下两种：第一个就是选用多个排列组合的圆极化天线单元，其中每一个圆极化天线单元都覆盖着一个角，经过这些单元的联合，进而实现全向圆极化;第二个就是选用全向辐射特点的天线，通过加入圆极化波，实现全向圆极化3。3全向圆极化天线设计3.1多单元圆极化天线组合如果想要去实现圆极化全向天线的第一种方法，其主要的步

5、骤首先是要先将圆极化天线单元进行详细、准确的设计，然后在通过合理的单元排列和馈线设计，进而将每个圆极化天线单元一一的组合起来。3.2圆极化天线单元设计对于圆极化天线单元来说，微带贴片天线是在圆极化天线单元使用率最高的，但是有的是利用圆极化波原理。所谓的圆极化波原理，其是通过对称阵子等在一定的角上所产生的圆极化波。微带贴片天线圆极化方法主要分为切角、准方形、近圆形等。但是，对其的原理可以分为三类：第一类就是单馈法。这种方法是基于空腔模型理论，通过使用简并膜分离元产生的两个辐射进行正交化工作，这种方法的重要之处就在于确定几何微扰，换句话说就是选择简并膜分离元的位置、大小以及合适的反馈点。但是这种天

6、线架构比较简单，价格低，但是带宽较窄进而影响其极化性能4。第二类是多馈法。多馈法是使用的不同形状分支、电桥等馈电网络，利用不同的馈点、馈电微带天线，进而为馈电圆极化创造了工作条件。此天线带宽较好，对交叉极化起到了控制作用，但是由于馈电网络相对较为复杂，所花费的成本较高。第三类是多元法，其是通过使用许多个线极化辐射元，然后将每一个馈点都分别对应一个线极化辐射元馈电。这种方法它的馈电网络架构较为简单并且收益比较好，但是整体的结构比较复杂，尺寸较大。上面提到的三种方法都是根据微带圆极化天线原理进行操作和实施的，都能够应用于实际的全向圆极化天线设计中。另外，使用对称振子方法也能够设计和应用全向圆极化天

7、线。无论什么方法都需要注意单个天线单元的设计，必须严格按照相关全向指标进行设计，例如采用n个单元，需要保证单个天线的3db波束宽度>360°/n，这样才能保证全向圆极化效果。3.3全向圆极化天线实现在对圆极化天线设计完毕之后，要选用适当的方式，将每一个单元进行巧妙的阻隔，进而实现全向性，一般情况下，都是通过使用合适的馈电网络将各个不同单元的圆极化天线进行相关组合。3.4优点与缺点通过以上实现全向圆极化天线的方法，具有架构简单，花费的价钱较低，设计的较为合理等优点，进而在全向圆极化天线设计过程中是经常才用的。但是它自身也存在着不足，这类天线一般应用在天线工作时间不长的情况下，如果

8、说天线的时间突然增长，工作的波长较小，可能就会造成其工作效率低下情况的发生5。4发展趋势对于全向圆极化天线来说，其对社会、经济、军事产生了重大的影响，也得到了社会各界的广泛关注。随着我国不断地发展，各行各业对全向圆极化天线每一方面的性能要求日益增高。基于当前的现状来看，结构化、宽带化、性能化将会是全向圆极化天线主要的发展趋势。结语：综上所述，对于天线的极化性能、尺寸以及制作过程在每一方面都相互的影响，进而体现了事物本身所含的矛盾的辩证本质，这也要求我们在权衡之中寻找一个最好的平衡点。伴随着我国科学技术大踏步式的进步和各个领域的应用需求，全向圆极化天线必将会除旧布新，对其结构不断地进行修改和完善，对功能不断地进行优化，从而被各个领域取之所用。参考文献1王恋伟.通信工程传输技术的应用与未来发展趋势探讨j.农家参谋，2020（07）：150.2李哲宇，朱永忠，张杰.全向圆极化天线技术综述j.电讯技术，2019，59（09）：1107-1114.3李静静. 卫星通信终端多频段可重构圆极化天线技术研究d.苏州大学，2019.4无奇. 毫米波无线通信平面圆极化天线与阵列关键技术研究d.东南大学，2019.5王力. 卫星通信及导航系统的圆极化天线及其阵列技术的研究d.西安电子科技大学，2018.大众科学·上旬2020