毫米波圆极化微带天线研究：设计与分析

"本章小结-neon编程指南" 在毫米波通信领域，圆极化微带天线扮演着至关重要的角色。本章主要探讨了圆极化波的特性及其在微带天线设计中的应用。圆极化波的产生与天线的结构密切相关，特别是在微带天线中，贴片的形状和馈电方式决定了天线是否能够产生圆极化。当馈电点位于贴片的对角线上时，可以同时激发几种模式，这些模式产生的线极化波相位相差90度，形成正交极化，从而产生圆极化辐射。 圆极化波有两种类型：左旋圆极化（LCP）和右旋圆极化（RCP）。它们的特性体现在电场矢量沿传播方向的瞬时轨迹为一个圆，且按照左手或右手螺旋规则旋转。此外，圆极化波可以被分解为两个正交的线极化波，这为设计圆极化天线提供了理论基础。为了实现圆极化，关键在于产生两个振幅相等、相位相差90度的空间正交线极化电场分量。 在实践中，常见的圆极化微带天线设计方法包括单点馈电的单片天线、正交馈电的单片天线、曲线微带结构的宽频带天线以及微带天线阵。每种方法都有其独特的优点和适用场景。例如，同轴馈电的微带天线虽然辐射效率较高，但因为同轴线与贴片的焊接易断裂，且馈电结构较为复杂，所以在实际应用中可能不如微带线馈电的方案可靠。微带线馈电天线虽然带宽相对较窄，但其结构简单，更易于制造和维护。 本章还涉及了切角深度对谐振频率和轴比带宽的影响。通过理论分析和仿真研究，发现切角深度的调整会影响天线的阻抗带宽和轴比带宽。同轴馈电天线的阻抗带宽为7.14%，轴比带宽为4.8%，而微带馈电天线的相应带宽分别为2.86%。这是因为同轴馈电直接接触天线，导致辐射效率更高，但带宽更窄。考虑到制造稳定性和可靠性，最终选择了微带馈电设计。 圆极化微带天线因其体积小、重量轻、成本低和共形性好等特点，尤其适用于航天飞行器的通信测控设备。理解圆极化波的产生机制、性质以及其在微带天线设计中的应用，对于优化天线性能和满足特定应用场景的需求至关重要。