圆极化天线交叉极化隔离度与轴比间的关系

对于圆极化或线极化通信制式的地面站天线来说，国际卫星（INTELSAT)组织有一些强制性技术要求。

例如，其中要求线极化地面站天线交叉极化隔离度XPD >=30dB；

而对于圆极化地面站天线：

1. 当地面站天线口径D>=4.5m时，要求天线交叉极化隔离度XPD不低于30.7dB（相当于天线轴比AR不大于1.06或0.5dB）；

2.当地面站天线口径 2.5m<= D <=4.5m时，要求天线交叉极化隔离度XPD 不低于27.3dB（相当于天线轴比AR不大于1.09或0.75dB）；

3.当地面站天线口径 D <=2.5m时，要求天线交叉极化隔离度XPD不低于17.7dB（相当于天线轴比AR不大于1.3或2.28dB）。

上面讲到了天线交叉极化隔离度XPD，天线轴比AR，以及轴比AR的两种表达形式。对于线极化地面站天线，由于天线是发射或接受线极化电磁波，没有轴比问题，所以只提交叉极化隔离度；

而圆极化地面站天线是发射或接受圆极化电磁波，所以既要用交叉极化隔离度，还可以用天线轴比。实际上轴比和交叉极化隔离度是相关的，知道了轴比就可以求出交叉极化隔离度，当然知道了交叉极化隔离度也可以求出轴比。如以下公式：

(1)

其中R表示以dB为单位的轴比。

天线轴比一般用的最多有两种表示（还有用角度表示，但用的很少），一种是以dB 为单位的R表示，或者一种是无单位的b表示。前者一般在试验室测试很方便，所以研制生产人员用的较多。二者换算关系如下：

(2)

轴比还可以用角度表示：

R=20lg{ ( 1+sin Δ )/（ 1-sin Δ） } （3）

b= ( 1+sin Δ )/（ 1-sin Δ） (4)

其中Δ = 0～90°(要用弧度表示)

由（1），（2）,)式可以算出常用的几种数据：

轴比 b 1.06 1.09 1.3

轴比 R(dB） 0.506124 0.7485 2.2788

XPD (dB） 30.72 27.32 17.645

按（3）可以算出几组数据：

Δ （度） 1° 1.5° 2° 3° 5°R (dB) 0.1516 0.2274 0.3217 0.4549 0.7689

天线各指标对网络的影响

一、天线各指标对网络的影响（一）互调互调信号是两个或多个信号通过天线发射时，由于材料的非线性原因将产生三阶或更高阶的调制信号，并可能落在上行频带内，对上行信号造成干扰。互调指标是天线的内部工艺水平和所用材质的集中表现，该指标会在天线长期使用过程中由于材料表面氧化、脱焊等原因逐渐恶化。（二）驻波比驻波比（SWR）全称为电压驻波比（VSWR）。在无线电通信中，天线与馈线的阻抗不匹配或天线与发信机的阻抗不匹配，高频能量就会在天线产生反射波，反射波和入射波在天馈系统汇合产生驻波。电压驻波比过大，将缩短通信距离，反射功率将返回发射机功放部分，容易烧坏功放管，影响通信系统正常工作。（三）增益相同的条件下，增益越高，信号覆盖的距离约远。理论上天线增益下降1dB,覆盖距离将缩小12.2%；增益过低会造成覆盖不足，增益过高会造成越区覆盖。（四）前后比指标前后比指标不达标的天线，天线的后瓣有可能产生越区覆盖，导致切换关系混乱、同邻频干扰，产生掉话，并增加了频率规划的难度和准确度。

（五）上旁瓣抑制上旁瓣抑制不达标，会导致高层信号混乱，同邻频干扰的几率大大增加；另外目前城区高楼较多，会对天线上旁瓣信号造成反射，增加了越区覆盖、异常覆盖情况出现的几率。（六）交叉极化比指标交叉极化比指标反映的是正交振子的不相关性，该参数的好坏直接影响天线极化分集的效果，对改善上行信号质量有非常重要的作用。二、天馈故障分析广西现阶段测试的主要工具为驻波比测试仪和互调测试仪，能够对驻波比、互调值和隔离度进行测试。三阶互调指标是业界公认的无源器件综合性指标，它直接影响了产品的性能，是生产厂家在产品设计、生产、用料、工艺方面的集中体现。同时，除天线外，还有三类因素会影响系统互调指标：一是射频器件原因，如滤波器、耦合器等器件自身互调指标不合格；二是馈线原因，如馈线进水、弯折；三是工程质量原因，如接头制作及连接不牢，接头内有金属屑等。天线的驻波比表示天馈线与基站（收发信机）匹配程度的指标，不匹配时，发射机发射的电波将有一部分反射回来，在馈线中产生反射波，反射波到达发射机，最终产生为热量消耗掉。接收时，也会因为不匹配，造成接收信号不好，因

射频圆极化微带天线设计

射频圆极化微带天线设计摘要天线作为无线通信最为重要的部分长久以来都受到科研人员的重视以及迅速改造发展。如今，微带天线因其自身的质量小，形状易改变而与设备共形等优势在通信领域应用极为广泛。天线的种类多样，极化方式大致分为线极化与圆极化两种，在天线出现的初期，由于技术层面的限制，线极化天线的应用极为广泛。但由于科技的发展和人们对信号的愈来愈严苛的要求导致线极化天线与应用层面的矛盾越发凸显。由于圆极化天线的方向性，旋向相同接收性和抗干扰性较强，因此现代圆极化天线的应用成为当今天线的主流。本文介绍圆极化天线的性质和缺点以及对未来的展望和改进。关键词：圆极化天线，抗干扰，性质 Designing of Rf circular polarization microstrip antenna ABSTRACT As the most important part of the wireless communication antennas has long been brought to the attention of the researchers and rapid development. Today, the quality of the microstrip antenna with its small, easy to change shape and advantages, such as equipment conformal is widely applied in the field of communications.

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，一面全部敷以金属薄膜层做接地板而成。GPS天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GPS功能在个人行动通讯设备特别是手机中的普及，更使得GPS天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εr ，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λ；我们可以将辐射贴片，介质基片和接地板视为一段长度为λ/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h<<λ，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ΔL（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

设计高效率辐射的宽度w,2 1212-??? ??+=r f c w ε 式中C 为光速。辐射贴片的长度一般为2e λ，这里的e λ是介质内的导波波长，即 e λ=e f c ε 考虑到边缘缩短效应后，实际的辐射单元长度L 应为 L=e f c ε-2ΔL 式中e ε是有效介电常数，ΔL 是等效辐射缝隙长度，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： ??? ? ??=re 1-12L 1L ξ 2ＨＦＳＳ设计环境概述 2.1模式驱动求解。 2.2建模操作。模型原型：长方体，圆柱体，矩形面，圆面。模型操作：相减操作。 2..3边界条件及激励：边界条件：有限导体边界，辐射边界. 端口激励：集总端口激励。 2.4求解设置。求解频率：１.６ＧＨｚ扫频设置：快速扫描，频率范围：１～２ＧＨｚ 2..5Ｏｐｔｉｍｅｔｒｉｃｓ参数扫描分析优化设计 2.6数据后处理：Ｓ参数扫描曲线，３Ｄ辐射方向图。 3.1仿真模型

微带天线的基本理论和分析方法

目录摘要 (2) Abstract (3) 1 绪论 (4) 研究背景及意义 (4) 国内外发展概况 (5) 本文的主要工作 (6) 2 微带天线的基本理论和分析方法 (8) 微带天线的辐射机理 (8) 微带天线的分析方法 (9) 传输线模型理论 (10) 全波分析理论 (13) 微带天线的馈电方式 (14) 微带线馈电 (14) 同轴线馈电 (15) 口径（缝隙）耦合馈电 (15) 本章小结 (16) 3宽带双频双极化微带天线单元的设计 (17) 天线单元的结构 (17) 天线单元的设计 (19) 介质基片的选择 (19) 天线单元各参数的确定 (19) 天线单元的仿真结果 (21) 本章小结 (22) 4 结束语 (23) 参考文献 (24) 致谢 (26)

ku波段双频微带天线的设计摘要本文的主要工作是Ku波段宽带双频双极化微带天线研究。在微带天线的基本理论和分析方法的基础上，对微带天线的技术进行了深入的研究，设计了3种不同结构的Ku波段宽带双频微带天线单元，并完成了实验验证。依据传输线模型理论并结合软件仿真分析了3种不同结构的天线单元在天线的带宽、隔离度和增益等性能方面的差异，并作了比较，得出了性能最佳的一种天线单元结构形式。最后，对全文的研究工作加以总结，并提出本文进一步的研究设想。关键词：Ku波段；双频；传输线模型；微带天线

Abstract In this paper, broadband dual-frequency and dual-polarized microstrip antenna at Ku band is described. Three kind s o f wideband dual-frequency and dual-polarized microstrip antenna element are proposed and their experimental verifications are completed which based o n the classical theory and a deeper stud y on broadband, dual-frequency and dual-polarization technique of microstrip antenna. From the transmission-line mode theory and simulative results, he bandwidth, isolation and gain characteristics of a microstrip patch element with various structures are analyzed in detail and compared, and an antenna element with the best performance is adopted. Based on the element described, four-element linear array and planar array is designed which adopted anti-phase feeding and dislocation anti-phase feeding technique, respectively. In addition, the technique of anti-phase feeding which suppress cross-polarized is further studied by using the even/odd theoretical analysis. Finally, we summarize the research of the paper with an outlook for the further researches. Key words: Ku band; dual-frequency; dual-polarized; microstrip antenna

天线隔离度

5G NR天线隔离度 5G NR（2.6GHz频段）与其它无线系统共址时，需预留足够的干扰隔离距离规避干扰，同时多系统共址时需要预留不同天馈系统间的安装和维护空间，因此建议：（1）5G NR（2.6GHz）系统与D频段TD-LTE系统邻频，需要时隙对齐避免交叉时隙干扰。（2）5G NR大规模天线阵与GSM/NB-IoT（900MHz）CDMA 1X/NB-IoT（800MHz）/FDD LTE（900MHz和1.8GHz）/WCDMA/FDD LTE（2.1GHz）/TD-SCDMA（A频段）/TD-LTE（F频段）/5G NR（3.5GHz）/5G NR（4.9GHz）定向天线之间间距要求：并排同向安装时，水平隔离距离≥0.5m；垂直距离≥0.3m。（3）5G NR大规模天线阵与DCS定向天线之间间距要求：并排同向安装时，水平隔离距离≥0.9m；垂直距离≥0.3m。（4）如果安装空间有限，可以适当缩减隔离距离，以不影响天馈系统安装和维护为宜。同时隔离距离不应该小于下表所示数值：表 10.1-1 5G NR（2.6GHz频段）与其它移动通信系统共站站时的隔离距离要求 1.15G NR（ 2.6GHz频段）与其他无线电台（站）的干扰协调根据中国人民共和国无线电频谱划分方案，在5G NR系统使用的2600MHz 频段（2500~2690MHz）附近，有低端和高端无线系统存在。（1）低端：2483.5~2500MHz频段，分配给移动、固定、无线电定位、卫星移动（空对地）、卫星无线电测定（空对地）使用。

（2）高端：2690~2700MHz频段，分配给卫星地球探测、射电天文以及空间研究业务；2700~2900MHz频段，分配给航空无线电导航、无线电定位业务使用。在2.6GHz频段低端，主要是5G NR与北斗一代导航系统的干扰。在2.6GHz 频段高端，主要是5G NR与航空无线电导航系统的干扰。（1）5G NR与北斗一代导航系统的干扰协调 5G NR与北斗一代导航系统的干扰主要是5G NR基站和终端对北斗系统终端的干扰。如果以被北斗系统终端的接受机灵敏度降低1dB为其干扰保护标准，则需要的干扰隔离距离要求如下表：表10.0-1 5G NR（2.6GHz）与北斗一代卫星导航系统干扰隔离要求考虑北斗系统终端的移动性，其所受到的干扰为瞬态干扰，因此从整体看，5G NR与北斗系统基本满足共存的要求。为规避对北斗系统终端的干扰，除增强北斗系统终端的抗干扰能力外，建议综合采取以下干扰缓解工程措施： ①5G NR基站选址及建设时，保证周围一定范围内没有用户活动。 ②通过网络优化实现5G NR网络的良好覆盖，避免5G NR基站和终端以最大功率发射。（2）5G NR与航空无线电导航系统的干扰协调航空无线电导航业务属于重要的无线电业务，根据《中华人民共和国无线电管理条例》规定，在导航雷达周围应设置电磁环境保护区。保护区范围由各地无线电管理机构协调相关单位，结合当地地理地形等因素确定。从干扰规避的角度，干扰保护区的范围在视距范围外，且大于850米。除设置电磁环境保护区外，为规避对5G NR与导航雷达的干扰，建议综合采取以下干扰缓解工程措施： ①提高5G NR基站在2700~2900MHz的抗阻塞指标。 ②5G NR天线最大辐射方向严禁朝向导航雷达。

圆极化全向天线技术概要

https://www.360docs.net/doc/4f18422393.html, 圆极化全向天线技术胥亚东，阮成礼电子科技大学物理电子学院，成都（610054） E-mail：摘要：圆极化全向天线由于其自身性能特点，在现代的无线应用中，越来越受到广泛的关注。本文主要归纳总结了圆极化全向天线的研究进展，探讨了圆极化全向天线的各种实现方法，及其中的各个关键问题，并讨论了各种方案具体设计方案、影响因素、过程原理，及其优劣性，在此基础上，对圆极化全向天线的研究发展趋势提出了展望。关键词：圆极化天线，全向天线中图分类号：TN820.1+1 1．引言天线的极化作为天线性能的一个重要参数，是指在一个发射天线辐射时，其最大辐射方向上，随着时间变化电场矢量（端点）在空间描出的轨迹。天线的极化形式分为线极化，圆极化和椭圆极化三种。线极化和圆极化是椭圆极化的特例。圆极化又分为正交的左旋和右旋圆极化。椭圆极化波可分解为两个旋向相反的圆极化波[1]。随着科学技术和社会的不断发展，对天线的性能要求也越来越高，在现代的无线应用系统中，普通的线极化天线已很难满足人们的需求，圆极化天线的应用越来越广泛，其主要特点主要体现在以下几个方面[2-4]：1.圆极化天线可接收任意极化的来波，且其辐射波也可由任意极化天线收到；2.圆极化天线具有旋向正交性；3.极化波入射到对称目标（如平面、球面等）时旋向逆转，不同旋向的电磁波具有较大数值的极化隔离。由于圆极化天线具有以上特点，因此，被广泛使用在通信、雷达、电子侦察与电子干扰等各个方面，研究圆极化天线具有巨大的社会效益、经济效益和军事效益。任意圆极化波可分解为两个在空间、时间上均正交的等幅线极化波，由此得到实现圆极化天线的基本原理：即产生两个空间正交的线极化电场分量并使二者振幅相等（即简并模），相位差90°[5]。尽管圆极化天线形式各异，但产生机理万变不离其宗。反映在史密斯圆图中，两简并模的恰当分离对应阻抗曲线出现一个尖端（cusp）。圆极化天线的基本电参数是最大增益方向上的轴比，即任意极化波的极化椭圆长轴（2A）与短轴（2B）之比[6]： ?A?AR=20lgr=20lg?? ?B?

系统间隔离度及天线间距计算举例

WLAN 系统中和共址时天线之间的最小间距计算（版权所有）我们选取以下模型来计算 WLAN 系统隔离度和室内分布中和共址时天线之间的最小间距干扰站 y y 被干扰站图1两牛对W214扰校型在这个模型中，从干扰源基站的功放输出的信号首先被发送滤波器滤波，然后因两个基站间有一定的隔离而得到相应的衰减，最后被受干扰基站的接收机所接收。到达被干扰基站的天线端的杂散干扰功率可以表示： lb 二Ptxamp-Patte nutio n-lisolatio n+10*lg(BW1/BW2) 变形得： Iisolatio n=Ptxamp-Patte nutio n-Ib+10*lg(BW1/BW2) 其中: I 旳发找火亦干脱电平计以法L 卜旳千祝电平的干九毗平

isolation :天线隔离度(dB) Ptxamp：干扰源功放输出杂散功率指标(dBm) Patte nuation:限带滤波器带外衰减 lb :允许最大杂散干扰(杂散干扰不应该大于带内总的热噪声Pn) BW1：被干扰基站信号带宽 BW2:干扰信号可测带宽 ( 1 )计算WLAN 频段和频段工作信道带宽内总的热噪声功率。 WLAN频段工作信道带宽为22MHz,因此WLAN频段工作信道带宽内总的热噪声功率: Pn=-174dBm+10lg(22 ^HZ)=-101dBm WLAN频段工作信道带宽为20MHz,因此WLAN频段工作信道带宽内总的热噪声功率: Pn=-174dBm+10lg(20 ^HtQ二-101dBm (取值四舍五入,实际计算值均小于-101dBm) 则lb= Pn=-101dBm 2)根据我国无委型号核准测试标准, WLAN 杂散指标为-30dBm/MHz；则:干扰源功放输出杂散功率指标: Ptxamp() =22 MHz &30dBm/MHz) =( 10lg22-30) dBm=-17 dBm Ptxamp ()=20 MHz x(-30dBm/MHz) = (10lg22-30) dBm=-17 dBm (取值四舍五入,实际计算值均小于-17 dBm) 则Ptxamp=-17 dBm (3)常用WLAN设备的限带滤波器带外衰减Pattenuation为80dB 4) 10*lg(BW1/BW2)

天线CAD大作业微带天线设计

天线CAD大作业学院：电子工程学院专业：电子信息工程

微带天线设计一、设计要求：（1）工作频带1.1-1.2GHz ，带内增益≥4.0dBi ，VSWR ≤2:1。微波基板介电常数为r ε = 6，厚度H ≤5mm ，线极化。总结设计思路和过程，给出具体的天线结构参数和仿真结果，如VSWR 、方向图等。（2）拓展要求：检索文献，学习并理解微带天线实现圆极化的方法，尝试将上述天线设计成左旋圆极化天线，并给出轴比计算结果。二、设计步骤计算天线几何尺寸微带天线的基板介电常数为r ε= 6，厚度为 h=5mm,中心频率为 f=1.15GHz,s m /103c 8?=天线使用50Ω同轴线馈电，线极化，则（1）辐射切片的宽度2 1 )2 1(2-+=r f c w ε=69.72mm （2）有效介电常数2 1)12 1(2 1 2 1 r e - +-+ += w h r εεε=5.33 （3）辐射缝隙的长度) 8.0/)(258.0() 264.0/)(3.0(h 412.0+-++=?h w e h w e L εε=2.20 （4）辐射切片的长度L e f c L ?-=22ε=52.10mm （5）同轴线馈电的位置L1 21 )121(21 2 1)(re -+-+ += L h r r L εεξ=5.20 )1 1(21re L L ξ-= =14.63mm 三、HFSS 设计（1）微带天线建模概述为了方便建模和后续的性能分析，在设计中定义一系列变量来表示微带天线的结构尺寸，变量的定义及天线的结构尺寸总结如下：

微带天线的HFSS设计模型如下：立体图俯视图模型的中心位于坐标原点，辐射切片的长度方向沿着x轴，宽度方向沿着y 轴。介质基片的大小是辐射切片的2倍，参考地和辐射切片使用理想导体来代替。对于馈电所用的50Ω同轴线，这用圆柱体模型来模拟。使用半径为0.6mm、坐标为（L1，0,0）；圆柱体顶部与辐射切片相接，底部与参考地相接，及其高度使用变量H表示；在与圆柱体相接的参考地面上需要挖一个半径为1.5mm的圆孔，作为信号输入输出端口，该端口的激励方式设置为集总端口激励，端口归一化阻抗为50Ω。模型建立好后，设置辐射边界条件。辐射边界表面距离辐射源通常需要大于1/4波长，1.15GHz时自由空间中1/4个波长约为65.22mm，用变量length 表示。（2） HFSS设计环境概述＊求解类型：模式驱动求解。＊建模操作 ①模型原型：长方体、圆柱体、矩形面、圆面。 ②模型操作：相减操作＊边界条件和激励 ①边界条件：理想导体边界、辐射边界。 ②端口激励：集总端口激励。＊求解设置：

收发天线隔离度

收发天线隔离度？在安装天线时, 一般要求天线的水平隔离度约为 5 λ至10 λ, 垂直隔离度约为 1 λ。 GSM系统中天线隔离度为避免交调干扰，GSM基站的收、发信机必须有一定的隔离，Tx-Rx：30dB；Tx-Tx：30dB。这同样适用于GSM900和GSM1800共站址的系统。天线隔离度取决于天线辐射方向图和空间距离及增益，通常不考虑电压驻波比引入的衰减。其计算如下：垂直排列布置时，Lv=28+40lg(k/ ) (dB) 水平排列布置时，Lv=22+20lg(d/ )-(G1+G2)-(S1+S2) (dB) 其中，Lv为隔离度要求，λ为载波的波长k为垂直隔离距离，d为水平隔离距离，G1、G2 分别为发射天线和接收天线在最大辐射方向上的增益（dBi），S1 、S2 分别为发射天线和接收天线在90°方向上的副（dBp，相对于主波束，取负值）。通常65°扇形波束天S约为-18dBp，90°扇形波束天线约为-9dBp，120°扇形波束S约为-7dBp，这可以根据具体的天线方向图来确定。采用全向天线时，S为0。 GSM900和GSM1800两系统天线支架应满足以下要求：定向天线同一系统内，同扇区两天线水平隔离间距≥4m；不同扇区两天线水平间距≥0.5m；两系统间，同扇区两天线同方向时，天线水平隔离间距≥1m；天线垂直隔离间距≥0.5 米；天线底部距楼顶围墙≥0.5米；天线下沿和天线面向方向上楼顶的连线与水平方向的夹角>150；全向天线天线水平间距≥10米或天线垂直间距≥0.5米；天线下沿距楼顶围墙≥0.5米 ●水平隔离度Lh是收发信天线在水平间隔距离上产生的空间损耗，表示公式如下: Lh=22.0+20lg(d/λ)-(Gt+Gr)+(Dt+Dr) 其中:22.0为传播常数;d为收发天线水平间隔(m);λ为天线工作波长(m);Gt、Gr分别为发射和接收天线的增益(dB);Dt、Dr分别为发射和接收天线的水平方向性函数造成的损耗,具体数值可以在天线方向图中查得，当收发天线夹角为180°时，方向性损耗即为天线的前后比。 ●垂直隔离度Lv是收发信天线在垂直间隔距离上产生的空间损耗，表示公式如下:

宽带圆极化微带天线设计

宽带圆极化微带天线设计关键词：微带天线，X波段，设计，分析，HFSS，仿真

目录 1 绪论 (1) 1.1 本课题研究背景 (1) 1.2 微带天线的发展 (1) 1.3 微带天线的优缺点 (2) 1.4 本课题研究内容 (3) 2 微带天线基本概念及原理 (5) 2.1 天线的基本概念 (5) 2.2 天线的辐射原理 (6) 2.3 天线的基本参数 (6) 2.3.1 天线的极化 (7) 2.3.2 天线方向图的概念 (7) 2.3.3 天线输入阻抗的计算方式 (8) 2.3.4 天线的谐振频率与工作频带宽带 (8) 2.3.5 天线的驻波比 (9) 2.4 微带天线的简介 (10) 2.4.1 微带天线的结构与分类 (10) 2.4.2 微带天线的辐射机理 (10) 2.4.3 微带天线的形状 (11) 2.5 微带天线的分析方法 (11) 2.5.1 传输线模型法 (11) 2.5.2 空腔模型法 (13) 2.5.3 积分方程法 (13) 2.6 微带天线的馈电方法 (14) 2.7 微带天线圆极化技术 (15) 2.7.1 圆极化天线的原理 (15) 2.7.2 圆极化实现技术 (16) 3 宽带异形贴片微带天线设计 (21) 3.1 微带天线的仿真 (21) 3.2 Ansoft HFSS高频仿真软件的介绍 (21) 3.3 HFSS对具体实例的仿真 (21)

3.3.1 选取微带天线模型 (21) 3.3.2 微带天线的仿真优化 (23) 4 双点馈电圆形圆极化微带天线设计 (35) 4.1 HFSS对圆极化微带天线的仿真 (35) 4.1.1 选取圆极化微带天线模型 (35) 4.1.2 圆形圆极化微带天线的仿真优化 (35) 5 总结结论及展望 (41) 参考文献 (42)

HFSS天线设计实例

HFSS 天线设计实例这是一种采用同轴线馈电的圆极化微带天线切角实现圆极化

设计目标!(具体参数可能不精确，望大家谅解)主要讲解HFSS操作步骤! GPS微带天线:介质板:厚度:2mm,介电常数:2.2,大小:100mm*100mm 工作频率:1.59GHz,圆极化(左旋还是右旋这里不讲了哈),天线辐射在上半平面覆盖! 50欧同轴线馈电, 1、计算参数首先根据经验公式计算出天线的基本参数，便于下一步建立模型。贴片单元长度、宽度（正方形贴片长宽相等）、馈电点位置，分离单元长度.下表是经HFSS分析后选择的一组参数： 2、建立模型首先画出基板50mm*50mm*2mm 的基板起名为substrate

介电常数设置为如图2.2的，可以调整color颜色和transparent透明度便于观察按Ctrl+D可以快速的使模型全可见！按住Ctrl+Alt键，拖动鼠标可以使3D模型自由旋转同理，我们画贴片： 1、在基板上画出边长65mm（假设用公式算出的是这么多）的正方形 2、起名为patch,颜色选绿色，透明度设为0。5 画切角是比较麻烦的 1、用画线条工具，画三线段，坐标分别是0.5.0, 5.0.0, 0.0.0 2、移动三角形，选中polyline1,选菜旦里edit\Arrange\move,先确定坐标原点或任一点为基准点，将

三角形移动到左上角和贴片边沿齐平。 3、复制三角形，选中polyline1,选菜单里edit\arrange\duplicate\around axis,相对坐标轴复制，角度换成180，然后在右下角就出现了相对称的另一个三角形。 4、从patch上切掉对角上的分离单元polyline1和polyline1_1: 选中patch、polyline1和polyline1_1，选菜单里3D modeler\Boolean\Subtract 把polyline1和polyline1_1从patch上切掉最后剩下先在介质板底面画一个100mm*100mm的正方形作为导电地板。起名为ground 下面就是画馈源了：我们采用同轴线馈电，有两种建模方法： 1、在馈电点画一0.5mm的铜柱代表同轴线内导体，起名为feed 2、在介质板底面馈电点处画一1.5mm的圆，起名为port 3、复制port为port1,复制feed为feed1 4、复选port和feed1，执行菜单里3D Modeler\Boolean\Subtract，使port成为一个内径0.5mm外径1.5mm的圆环

圆极化天线交叉极化隔离度与轴比间的关系

对于圆极化或线极化通信制式的地面站天线来说，国际卫星（INTELSAT)组织有一些强制性技术要求。例如，其中要求线极化地面站天线交叉极化隔离度XPD >=30dB；而对于圆极化地面站天线： 1. 当地面站天线口径D>=4.5m时，要求天线交叉极化隔离度XPD不低于30.7dB（相当于天线轴比AR不大于1.06或0.5dB）； 2.当地面站天线口径 2.5m<= D <=4.5m时，要求天线交叉极化隔离度XPD 不低于27.3dB（相当于天线轴比AR不大于1.09或0.75dB）； 3.当地面站天线口径 D <=2.5m时，要求天线交叉极化隔离度XPD不低于17.7dB（相当于天线轴比AR不大于1.3或2.28dB）。上面讲到了天线交叉极化隔离度XPD，天线轴比AR，以及轴比AR的两种表达形式。对于线极化地面站天线，由于天线是发射或接受线极化电磁波，没有轴比问题，所以只提交叉极化隔离度；而圆极化地面站天线是发射或接受圆极化电磁波，所以既要用交叉极化隔离度，还可以用天线轴比。实际上轴比和交叉极化隔离度是相关的，知道了轴比就可以求出交叉极化隔离度，当然知道了交叉极化隔离度也可以求出轴比。如以下公式： (1) 其中R表示以dB为单位的轴比。天线轴比一般用的最多有两种表示（还有用角度表示，但用的很少），一种是以dB 为单位的R表示，或者一种是无单位的b表示。前者一般在试验室测试很方便，所以研制生产人员用的较多。二者换算关系如下： (2) 轴比还可以用角度表示： R=20lg{ ( 1+sin Δ )/（ 1-sin Δ） } （3） b= ( 1+sin Δ )/（ 1-sin Δ） (4) 其中Δ = 0～90°(要用弧度表示) 由（1），（2）,)式可以算出常用的几种数据：轴比 b 1.06 1.09 1.3 轴比 R(dB） 0.506124 0.7485 2.2788

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 University Vol.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。

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： 2 1 2 1 2 - + =) ε ( f c W r(1) 其中，c是光速。辐射贴片的长度一把取为2 c λ，其中 c λ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： L f c L e ? - =2 2ε (2) 其中， e ε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：

单馈点圆极化微带天线

A Single-Feeding Circularly Polarized Microstrip Antenna With the Effect of Hybrid Feeding Hyungrak Kim,Byoung Moo Lee,and Young Joong Yoon ,Member,IEEE Abstract—In this paper,a single series feeding cross-aperture coupled microstrip antenna with the effect of hybrid feeding is pro-posed and demonstrated.To better understand this antenna,the characteristics according to the variation of parameters are shown.This proposed antenna has the following advantages of the effect of hybrid feeding,improved axial ratio bandwidth (4.6%),high gain (8dBi),and flat 3-dB gain bandwidth (above 16.7%).In measured radiation patterns,we have 3-dB beamwidth of 30and good F/B of 20dB. Index Terms—Effect of hybrid feeding,microstrip antenna. I.I NTRODUCTION W ITH rapid development of wireless communication system,many kinds of circularly polarized (CP)antennas have been studied since CP antennas are often preferred in satellite communication,Global Positioning System (GPS),and radar system.In general,feeding structure of CP antenna may be divided into single and hybrid feeding.A single-feeding CP antenna provides simple structure,easy manufacture,and advantage in array with small size.However,it has narrow axial ratio bandwidth.Hybrid feeding gives complex structure,difficult manufacture,and increased antenna size,but it provides wide axial ratio bandwidth.Thus,in the design of CP antenna,a tradeoff of characteristics between two feeding methods is required. In CP antenna,axial ratio bandwidth is the most important factor in design since it is the most limiting factor for oper-ating factor.Therefore,many kinds of CP antennas have been studied to obtain wide axial ratio bandwidth [1]–[4].Recently,CP antennas to obtain wide axial ratio bandwidth using single feeding have been studied to improve disadvantages of hybrid feeding,e.g.,large antenna size and complex structure.Cross-aperture coupled microstrip antennas [5],[6]were proposed and analyzed,but it still has narrow axial ratio bandwidth (2.5%),narrow gain bandwidth (3.27%for 3-dB),and low antenna gain (5dBi).Another improvement was suggested by Aloni et al.[7],where traveling wave type CP antenna was introduced.How-ever,it has very low gain and low radiation efficiency,and nar-rower gain bandwidth than reasonably wide axial ratio band-width and impedance bandwidth.Therefore,not only wide axial ratio and impedance bandwidth,but also other enhanced charac-teristics,e.g.,high gain,flat-gain bandwidth,and similar radia-tion patterns in operating frequencies are needed in CP antenna for practical wireless communication system. Manuscript received February 20,2003;revised April 9,2003. The authors are with the Department of Electrical and Electronic Engi-neering,Yonsei University,Seoul,Korea (e-mail:okebari@mwnat.yonsei.ac.kr;binny@mwnat.yonsei.ac.kr;yjyoon@mwnat.yonsei.ac.kr).Digital Object Identifier 10.1109/LAWP.2003.813382 (a) (b) Fig.1. (a)Side view and (b)bottom view of the proposed antenna. In this paper,we propose a resonant type single series feeding CP microstrip antenna.Series feeding is suggested to obtain wide axial ratio bandwidth and flat gain bandwidth.Also,cross-aperture with short length is used to provide high gain. II.A NTENNA D ESIGN The configuration of the proposed antenna is shown in Fig.1.It is composed of the two layers and air-gap.The rectangular patch,whose physical dimensions are 45 mm 45mm at center frequency of 2.4GHz,is on the upper layer,and series feeding line under the lower layer is positioned close behind cross-aper-ture.For the upper and lower layer,Duroid 5880substrate with 0.5-oz copper,62-mil substrate height,and dielectric constant of 2.2and FR-4substrate with 1-oz copper,0.8-mm substrate height,and dielectric constant of 4.6are used,respectively.As shown in Fig.1(b),series feeding line is placed behind cross-aperture,and a quarter-wavelength section of feeding line is positioned between each arm of aperture to create the 90phase difference for circular polarization.Series feeding brings into sequential rotation of current on the surface of radiating 1536-1225/03$17.00?2003IEEE