高隔离度双极化基站天线研究
【CN209515994U】一种垂直极化全向天线及其双极化全向天线【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920496482.2 (22)申请日 2019.04.12 (73)专利权人 深圳市安拓浦科技有限公司 地址 518105 广东省深圳市宝安区燕罗街 道燕川社区罗田林场龙侨华工业园厂 房二301 (72)发明人 杨瑞典 陆伟明 钱国顺 尼高峰 (74)专利代理机构 广州润禾知识产权代理事务 所(普通合伙) 44446 代理人 林伟斌 (51)Int.Cl. H01Q 1/36(2006.01) H01Q 1/48(2006.01) H01Q 1/50(2006.01) H01Q 1/12(2006.01) H01Q 21/24(2006.01)(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利 (54)实用新型名称一种垂直极化全向天线及其双极化全向天线(57)摘要本实用新型公开了一种垂直极化全向天线，通过包括内导体与外导体的同轴线馈电，其特征在于，包括由上而下依次叠置且顺序连接的主振子、绝缘介质和参考地，所述主振子包括十字交叉设置的两个振子片，振子片间的相交线所在直线垂直穿过参考地中心，每个振子片的底角设为切角，所述内导体穿过参考地和绝缘介质中心与主振子底部连接，外导体与参考地连接。本实用新型垂直极化全向天线通过主振子、绝缘介质以及参考地的相互配合实现对来自各个方向的垂直极化电视信号的稳定接收，其中绝缘介质是调节天线阻抗、起阻抗匹配作用的关键因素，使得天线对各个方向的垂直极化电视信号的接收效果大幅提升，阻抗稳定，信号接收稳定性及信号 质量均得到大幅提升。权利要求书1页 说明书6页 附图10页CN 209515994 U 2019.10.18 C N 209515994 U
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
圆极化全向天线技术概要
https://www.sodocs.net/doc/5612508377.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?
单极化天线与双极化天线之间的差别
单极化天线与双极化天线之间的差别 发布时间：2011-9-14 点击：282次 双极化天线是一种新型天线技术，组合了+45°和-45°两副极化方向相互正交的天线并同时工作在收发双工模式下，因此其最突出的优点是节省单个定向基站的天线数量;一般GSM数字移动通信网的定向基站(三扇区)要使用9根天线，每个扇形使用3根天线(空间分集，一发两收)，如果使用双极化天线，每个扇形只需要1根天线;同时由于在双极化天线中，±45°的极化正交性可以保证+45°和-45°两副天线之间的隔离度满足互调对天线间隔离度的要求(≥30dB)，因此双极化天线之间的空间间隔仅需20-30cm;另外， 双极化天线具有电调天线的优点，在移动通信网中使用双极化天线同电调天线一样，可以降低呼损，减小干扰，提高全网的服务质量。如果使用双极化天线，由于双极化天线对架设安装要求不高，不需要征地建塔，只需要架一根直径20cm的铁柱，将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可，从而节省基建投资，同时使基站布局更加合理，基站站址的选定更加容易 中国移动已经与众多设备生产厂商，分别签署了紧凑型天线协议，要求所有的再建的智能天线一律采用双极化天线的模式。5月29日，有关移动通信设备厂商向记者透露。有业内人士指出，双极化天线将是智能天线小型化的最理想的方式，将成为未来发展发展趋势。
目前的智能天线主要面临着以下的问题：首先，天线横截面积大，导致风载荷增加、安全等级下降;其次，天线体积大，选址难度增加;第三，网络优化需要闭站，且天线下倾角调节难度大;第四，智能天线与城市景观不融洽。“因双极化天线恰恰弥补了以上的不足，以面积来讲，几乎缩小了将近一倍，且信号没有什么损失。“可以预测，随着中国移动对于智能天线的‘点将’，双极化天线将是智能天线小型化的理想选择。
全向天线技术
全向天线技术 陈燕林, 阮成礼 电子科技大学物理电子学院，四川成都（610054） E-mail ：july1025@https://www.sodocs.net/doc/5612508377.html, 摘要：本论文主要分析了各种形式的全向天线，从单元天线到阵列天线都有涉及，并分析了各种形式天线的优缺点，根据多数全向天线低增益的特点，提出全向天线需提高增益的要求，并在文章结尾处简单罗列几种提高增益的方法。 关键词：全向,增益，单元天线，阵列天线 1．引言 天线是人们见闻世界的耳目，是人类与太空的联系，是文明社会的组成要素[1] 。随着移动通信事业在我国的迅猛发展，移动电话越来越多的为人们的工作和生活提供方便和快捷。而用户之间通信必须先由天线发射到基站，再由基站传递给所需的用户。因此，移动通信必须有基站天线的配合方可完成，也见证了基站天线的重要性。基站天线按天线辐射的方向图来分类一般可以分为全向天线和定向天线。定向天线一般用于移动用户密度较高的区域，例如市区、机场、商业中心等。而在移动用户密度较低的区域，例如市郊、农村等地区，由于用户分布比较稀疏，话务量不是很高，所设基站数目一般都比较少，密度比较底，这时就需要用到全向天线。而电波在空中传播时由于受到多方面衰落，为了保证通信质量，而又不增加基站数量，就要求天线的增益相对比较高，因此近年来开发高增益全向天线，来改善通信质量是通信系统中一个迫切的研究课题。本文对全向天线的形式进行了分析，并在结尾处简单罗列了几种提高增益方法。 全向天线发展至今，目前从结构形式上产生了多样化的成果，从最初的单极子，偶极子，双锥，螺旋天线到对数周期天线，微带，智能天线等，对一些自身很难达到全向辐射的单元天线，可将其组成阵列，就能形成全向辐射的方向图，本文中涉及到的有串馈直线式微带阵列天线，还有一些并馈微带阵列天线，渐变缝隙天线等。 2． 天线的方向性和增益 2．1 天线的方向性 天线在空间各点的辐射强度是不相同的，把天线置于球坐标中，在各点的辐射强度可用角坐标（θ，φ）的函数来表示，可写为方程（1）， (,)E Af θ?= （1） 其中，A 为比例常数，f(θ，φ)称为天线的方向图函数[2] 。 为了使用方便，一般取方向性函数的最大值为1，得到归一化方向性函数，记为 (,)(,)/fmax F f θ?θ?= （2）
圆极化天线的研究与设计
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2.7 dB。
全向圆极化天线5
A Novel Broadband Omni-Directional Circularly Polarized Antenna for Mobile Communications Xulin Quan, RongLin Li School of Electronic and Information Engineering South China University of Technology Guangzhou 510641, China Email: ielinxu@https://www.sodocs.net/doc/5612508377.html,; lirl@https://www.sodocs.net/doc/5612508377.html, Manos M. Tentzeris School of Electrical and Computer Engineering Georgia Institute of Technology Atlanta, GA 30308, USA Email: emmanouil.tentzeris@https://www.sodocs.net/doc/5612508377.html, Abstract—This paper presents a new broadband omni-directional circularly polarized (CP) antenna for mobile communications operating nearby 2 GHz. The new omni-directional CP antenna consists of four broadband CP rectangular loops which are bent to form a hollow cylinder. A conducting cylinder is introduced inside the hollow cylinder to improve the CP performance. A broadband balun is developed to feed the CP antenna. This antenna has a compact cylindrical configuration with a diameter of 0.4?. The simulation shows that this antenna has a bandwidth of 30.8% (1.7 GHz-2.32 GHz) for return loss (RL) 10 dB and 36.1% (1.75 GHz-2.52 GHz) for average axial ratio (AR) 3 dB. Good agreement between simulated and measured results is achieved. Keywords-broadband antenna; circularly polarized antenna; omni-directional antenna; mobile communications I.I NTRODUCTION The use of circularly polarized (CP) antennas can enhance the signal reception in modern mobile communication systems. Omni-directional radiation patterns are desirable for some applications by reducing the number of cell sectors. A considerable number of designs have been studied recently for omni-directional CP antennas. For example, simple dipole arrays have been proposed in [1], [2]. The dipole array includes several tilted dipoles and can be considered as a combination of an electrical dipole and a magnetic dipole. When all dipoles are arranged and excited properly, an omni-directional CP antenna could be obtained. However, the design of this type of antenna always leads to a large size and narrow bandwidth. Several low-profile designs have been reported in [3], [4]. A patch antenna can produce vertically polarized wave while the arms around the patch produce horizontally polarized wave. When patch and arms are excited orthogonally, a CP wave can be excited. However, patch antennas usually have a narrow bandwidth. The design in [5] has a simple structure (an array of half-wavelength dipole), but leads to a large size (~4.7λ in diameter). The design described in [6] has the advantages of low-profile and simple structure. But the CP performance in the plane is parallel to the patches is poor. For all the antennas mentioned above, there is a narrow bandwidth which limits their practical applications. This paper presents a novel 3D broadband omni-directional CP antenna configuration for mobile communications?that consists of four broadband CP rectangular loop elements. The design for each individual broadband CP element can be found in [7]. A bandwidth of ~50% for the CP element has been achieved. The rectangular loop has a big aspect ratio, which can lead to a compact cylindrical size of the omni-directional CP antenna. A conducting cylinder and a broadband balun are introduced respectively to achieve simultaneously a good CP performance and impedance matching. The antenna structure will be described in section II and simulated and measured results will be presented in Section III. II.A NTENNA S TRUCTURE Fig. 1 shows the configuration of the proposed omni-directional CP antenna. The design includes four broadband CP rectangular loops printed on thin flexible dielectric substrate, which is rolled into a hollow cylinder for an omni-directional radiation pattern. The diameter of the hollow cylinder is 60 mm (0.4λ at 2 GHz), much thinner than the omni-direcational CP antenna (~4.7λ) presented in [5]. The configuration of each loop is displayed in Fig.1 (b). There are two small gaps on each primary loop to excite a travelling wave which leads to a CP wave [8]. A pair of parasitic loops (with a gap) is introduced inside the primary loop to enhance the bandwidth of the CP element. An inner conducting cylinder is introduced to improve the CP performance of the omni-directional CP antenna. Without inner conducting cylinder, each rectangular loop radiates a bidirectional pattern in the directions perpendicular to the loop plane with opposite CP senses. This feature results in a poor CP performance for the omni-directional CP antenna. To improve the CP performance, a conducting cylinder is added to the inside of the hollow cylinder. Foam is filled into the space between the hollow cylinder and the conducting cylinder to support the CP antenna. A gap is introduced at the middle of the conducting cylinder to leave a space (g1) for the feed structure. A broadband balun is designed to feed the omni-directional CP antenna. The configuration of the broadband balun is shown is Fig. 1(c). A line-slot transition is used to provide good impedance matching over a wide bandwidth. The proposed broadband balun makes use of the electromagnetic coupling between the microstrip line printed on one side of the substrate and the slot etched on the other side for a wide This work was supported by the National Nature Science Foundation of China (60871061), the GDSF (81510641010000085), the SRFDP (20080561), and the Oversea Distinguished Professor Program from the Ministry of Education of China.
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
双极化天线
双极化天线及其下倾技术 目前，在GSM网络建设和维护工作中，如何解决GSM网络高话务量密度区的容量和干扰问题，提高全网的接通率，降低掉话率和提高通话质量，已经成为近期工作的重点和难点。采用合适的天线技术将是能够有效地控制覆盖范围，降低同频干扰和改善手机信号的接收效果的方法之一。 一、双极化天线技术 双极化天线是一种新型天线技术，组合了+45o和-45o两副极化方向相互正交的天线，同时工作在收发双工模式下，每个小区仅需一副双极化天线。当全向小区分裂成三小区时，最多仅增加一副天线（原全向小区在双工模式为2副天线）。而传统的单极化天线，当全向小区分裂为三小区时，天线数量剧增（即使在双工模式时也至少增加4副），由于天线之间（RX-TX,TX-TX）的隔离度（≥30dB）和空间分集技术要求天线之间有水平和垂直间隔距离，这时必须扩大安装天线的平台，增加了基建投资。而双极化天线中，±45°的极化正交性可以可以保证+45°和-45°两副天线之间的隔离度满足互调对天线间隔离度要求（≥30dB），双极化天线之间的空间间隔仅需20~30cm，因此移动基站可以不必兴建铁塔，只需要架一根直径20cm的铁柱，将双极化天线按相应覆盖方向固定在铁柱上即可。特别在选址时，若使用传统单极化天线，必须考虑天线的架设安装问题，往往由于天线架设安装条件（需要兴建铁塔扩大天线平台）不具备而放弃了最佳站址。如果使用双极化天线，由于双极化天线对架设安装要求不高，不需要征地建塔，节省基建投资，同时使基站布局更加合理。双极化天线允许系统采用极化分集接收技术，其原理是利用±45°极化方向之间的不相关性，两者之间的不相关性程度决定了分集接收的好坏。由于±45°为正交极化，因此可以有效保证分集接收，其极化分集增益约为5dB，比单极化天线通常采用的空间分集提高约2dB。此外，单极化天线的空间分集接收效果和两副接收天线的位置有关，天线覆盖正方向为最佳，逐渐向两边减弱，导致小区实际覆盖范围缩小。采用极化分集代替空间分集技术，分集增益和天线位置几乎没有关系，覆盖主方向和边缘处的差别很小（该差别由于反射面宽度导致±45°正交效果变差引起），因此可以有效改善边缘处的接收效果，保证覆盖范围。 二、方向性图下倾技术 为了使信号限制在服务小区覆盖范围内，并且降低对其他同频小区的干扰，天线垂直方向性图下倾是一种比较有效的天线技术。其作用可以使小区覆盖范围变小，加强本覆盖区内的信号强度，增加抗同频干扰能力，同时使天线在干扰方向上的增益下降，降低其他同频小区的干扰；选择合适的下倾角可以使天线至本小区边界的射线与天线至受干扰小区边界的射线之间处于垂直方向图中增益衰减变化最大的部分，从而使受干扰小区的同频干扰减至最小。通常采用机械下倾和电子下倾两种方法实现天线垂直方向性图下倾。 ⑴机械下倾是物理地向下倾斜天线。虽然采用这种技术也能使同频干扰降低，但由于采用物理下倾，其施工和维护十分麻烦，且其调整倾角的精度较低（步进精度为1°）。此外由于下倾角度是模拟计算软件的理论值，和理论最佳值有一定偏差。在网络调整中，必须先将基站系统停机，不能在调整天线中同时监测调整效果，不可能对网络实行精细调整。 ⑵电子下倾是改变共线阵天线振子的相位，改变垂直分量和水平分量的幅值大小，改变合成分量场强强度，使天线的垂直方向性图下倾。由于天线各方向的场强强度同时增大和减小，从而保证在改变倾角后天线方向图变化不大，使主瓣方向覆盖距离缩短，同时又使整个方向性图在服务小区扇区内减少覆盖面积但又不产生干扰。可调电子下倾天线允许系统不停机的情况下对垂直方向性图下倾角调整，实时监测调整的效果，调整倾角的步进精度也较高（为0.1°），因此可以对网络实施精细调整）。 天线下倾后，覆盖边缘区由于偏离天线的的主瓣，使信号强度有所下降，这可以通过合理增大发射机功率来补偿。 目前移动网络中用户投诉集中在高密度话务区中，接通率低和呼损率高实际上反映了高话务区地区的容量不足和同频干扰。但是天线下倾角度要适当，如果倾角过大，天线方向图会严重变形，欲控制覆盖范围和降低同频干扰反而适得其反；下倾角如果太小就起不了作用。因此采用机械下倾方式较难解决高话务区接通率低和掉话率高的问题，只有采取可调电子下倾天线技术才能解决高话务区中的问题。
一种高隔离度双极化微带天线的设计
一种高隔离度双极化微带天线的设计 苏振华尹应增任学施张杰乔青 （西安电子科技大学天线与微波技术国家重点实验室，西安 710071） 摘要：本文介绍了一种工作在Ku波段的高隔离度双极化微带天线，该天线采用邻近耦合和H槽缝隙耦合相结合的馈电方法实现了天线的双极化，双层反射地板的结构降低了天线方向图的后瓣。借助Ansoft 公司的HFSS仿真软件对该天线进行了仿真和优化，得到了较好的结构和指标参数。与常规的双极化微带天线结构相比，该天线具有高端口隔离度和低后瓣的特性。 关键词：双极化；微带天线；隔离度 Design of a Dual-polarization Microstrip Antenna Su Zhenhua Yin Yingzeng Ren Xueshi Zhang Jie Qiao Qing (Institute of Antennas and Electromagnetic Scattering，Xidian University, Xi'an 710071，China) Abstract: A high isolation dual-polarization microstrip antenna working at Ku-band is presented. This antenna is fed by methods of direct coupling and H-slot coupling to realize dual-polarization. Due to the double reflectors structure ,the antenna has a lower back-lobe. On basis of Ansoft HFSS software, this antenna is analyzed and optimized. Some good results are presented. Compared to conventional dual-polarization microstrip antenna, this antenna has better isolation and lower back-lobe characteristics. Keywords: dual-polarization ; microstrip antenna ; isolation 1 引言 微带天线由于具有体积小，重量轻，低剖面，易于加工以及与有源器件及电路集成等诸多有点，在通信，雷达等方面得到广泛的应用。另外，频谱资源日益紧张现代卫星通信领域迫切需要天线具有双极化功能，因为双极化可使它的通信容量增加一倍。 双极化技术的应用通常要求低交叉极化电平和高隔离度。单层的双端口馈电隔离度一般只能达到-25dB左右[1]，多层馈电虽然结构稍微复杂，但是可以得到很高的隔离度。 本文首先对三层介质板单层反射板的微带双极化天线进行了分析，其结果表明方向图的后瓣比较大。然后采用了四层介质板，在最下层的介质板下方加了一块反射地板，得出比较理想的结果，其端口隔离度低于-40dB，后瓣降低了4.85dB。2 微带双极化天线的研究 2.1 天线的结构 三层介质板微带天线结构如图1所示，其中（a）是立体的侧视图，（b）是俯视图。天线由三层介质板组成，辐射贴片蚀刻在最上层即第一层介质板的顶部。邻近耦合馈电微带线在第二层介质板的上面，第二层介质板和第三层介质板之间放置反射地板，H 槽开在这反射地板上面，第三层介质板的下侧为通过H槽耦合馈电的微带线。三层介质板都采用介电常数为2.2的Rogers RT/duroid 5880(tm)材料，第一，二层厚度为0.381mm,第三层厚度为0.254mm，馈电采用50欧姆微带开路线。 不同层馈电可以明显的增加隔离度，可以对H 槽的尺寸进行调节，改善输入端口的阻抗特性。 ·102·
双极化天线测试报告
TD-LTE室内双极化天线 测试报告
目录 1概述 (3) 1.1背景描述 (3) 1.2测试内容 (3) 2实施方案 (4) 2.1测试地点 (4) 2.2测试环境搭建 (7) 2.3测试预置条件 (8) 2.4测试说明 (9) 3测试准备 (10) 3.1测试设备 (10) 3.2测试人员联系方式..................................................................... 错误！未定义书签。 4项目测试 (11) 4.1室内单极化天线2×2MIMO效果测试 (11) 4.2TD-LTE单通道覆盖效果测试 (11) 4.3室内双极化天线2×2MIMO效果测试 (12) 5数据记录 (14) 6测试结果分析与结论： (21) 6.1测试结果分析............................................................................. 错误！未定义书签。 6.2测试结论 (25)
1 概述 1.1 背景描述 TD-LTE的魅力在于高速数据与多媒体业务，而视频电话、视频流、游戏等高速数据业务一般都发生在室内环境中，这些业务功能都需要较大的系统容量和良好的网络质量。由于室内分布系统是解决室内覆盖的主要方式，TD-LTE室内分布系统将是TD-LTE整个网络建设的重点之一。 LTE系统中引入了MIMO技术，多天线技术不仅能有效地改善系统容量及其性能，而且还可以显著地提高网络的覆盖范围和可靠性。TD-LTE室内覆盖要实现MIMO功能，需增加一路天馈线，不管是新建一套分布系统或者共用原有分布系统，实施难度较大。室内双极化天线的引入是实现TD-LTE实现MIMO 的一个新的建设方法，本次测试的目的即为了验证室内双极化天线实现MIMO 功能的效果和质量。 1.2 测试内容 TD-LTE室内双极化天线测试主要是通过和单极化天线的效果对比来验证其性能，测试将从以下几个方面进行： 1.室内单极化天线实现2×2MIMO方式的效果测试； 2.TD-LTE单通道覆盖效果测试； 3.室内双极化天线实现2×2MIMO方式的效果测试； 测试和记录以上4种实现方式的无线信号质量指标和上传下载速率等业务指标，通过进行分析和比较，最后得出室内双极化天线实现TD-LTE的MIMO方式的效果评价。
2014圆极化微带天线技术_赵云
圆极化微带天线技术 赵云苏桦奚嘉舣崔博华 （电子科技大学微固学院四川成都 610000） 摘 要：圆极化微带天线由于良好的电磁性能，抑制雨雾干扰和抗多径反射的能力，被广泛应用在通信、雷达、电子对抗、电视广播等领域。简要论述圆极化的基本概念与实现条件，并介绍几种实现圆极化的方法。最后展望一下圆极化微带天线的发展趋势。 关键词：微带天线；圆极化 中图分类号：TN8 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0120010－01 0 引言来实现，比如在贴片表面切角，在圆形表面开槽等等；在单馈法设计中的 难点是几何微扰的确定，即如何确定简并模分离元的大小、位置及恰当的微带天线由于具有剖面低、重量轻、体积小、易于共形和批量生产等 馈点，以激发两正交相位差90°的简并模。使用单馈法实现圆极化天线的优点，广泛应用于测量和通讯各个领域，而圆极化微带天线在当前的应用 优点是无需外加的相移网络和功率分配器，结构简单，成本低，易于小型更加广泛。圆极化微带天线在实际应用方面的主要优势有[1]：1）任意的 化，但是它的缺点是带宽窄，这是由其高Q值的谐振本性决定的。因此，极化电磁波均可分解为两个旋向相反的圆极化波，如对于线极化波来说， 扩展这种天线的圆极化带宽的关键在于减小品质因数Q值。 可以分解为两个反向等幅的圆极化波。因此，任意极化的电磁波均可被圆 2.2 多馈法实现圆极化。多馈法是由多个馈电点给微带天线馈电，由极化天线接收，而圆极化天线发射的电磁波则可被任意极化的天线接收 馈电网络保证实现圆极化工作条件，这种结构通常可以得到与阻抗带宽相到，故电子侦察和干扰中普遍采用圆极化天线；2）在通信、雷达的极化 当的圆极化带宽。多馈法一般分为双馈点和四馈点两种方式，其中双馈点分集工作和电子对抗等应用中广泛利用圆极化天线的旋向正交性；3）圆 方式利用功分器或电桥输出的两个幅度相等，相位相差90°的两支路对贴极化波入射到对称目标(如平面、球面等）时旋向逆转，所以圆极化天线 片馈电，激发两个正交工作模式，达到圆极化工作条件。四馈法的四个馈应用于移动通信、GPS等能抑制雨雾干扰和抗多径反射。因此，对于圆极 电点采用不同的相移进行相互补偿，从而可以提高阻抗带宽和圆极化带化微带天线的研究有着重大而深远的意义。 宽，抑制交叉极化，提高轴比性能。但是该两种结构馈电网络较复杂，成 1 圆极化的基本概念与实现条件 本较高，尺寸较大，不利于集成。多馈法设计的难点是馈电网络的精确设无线电波在空间传播时，其电场方向是按一定的规律而变化的，这种 计。多馈法馈电形式多种多样，通过微带功分器、3db电桥、T型分支等分现象称为无线电波的极化。天线的极化是指天线辐射电磁波的电场矢量的 路后，可以采用双微带线边沿馈电方式，也可以使用同轴馈电方式，还可取向，如果电波在传播过程中电场的方向是旋转的，就叫作椭圆极化波。 以采用L探针、容性探针与微带馈电网络组合的混合馈电方式。 旋转过程中，如果电场的幅度，即大小保持不变，我们就叫它为圆极化 2.3 多元法实现圆极化。多元法是使用多个线极化辐射元，调节不同波。向传播方向看去顺时针方向旋转的叫右旋圆极化波，反时针方向旋转 线极化元之间的位置和相位关系，最终合成圆极化波的方式，原理与多馈的叫做左旋圆极化波。右旋圆极化波要用具有右旋圆极化特性的天线来接 点法相似，只是将每一馈点都分别对一个线极化辐射元馈电，也称为同步收；而左旋圆极化波要用具有左旋圆极化特性的天线来接收。当来波的极 子阵列结构。其性能比圆极化元组阵要好很多，多元法最早是在文献中提化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中通常都要产生极化 出并给出了详细的理论分析。多元法设计的关键如何合理安排单元天线位损失。 置，它具备多馈法的优点，且馈电网络较为简化，增益高，缺点是结构复两个频率相同的波其合成波要实现圆极化，则必须满足以下三个条件 杂，成本较高，尺寸大。 [2]： 2.4 微带行波线阵实现圆极化。微带圆极化天线的另一种实现方式是 1）在直角坐标系中，两个波的电场矢量在空间必须互相垂直， 行波线阵的方法[3]，其结构是将微带圆极化辐射元使用微带传输线馈 。 电，最后组成串馈行波阵，末端功率经过辐射衰减后，接一个吸收负载来2）两个波的电场矢量随时间变化的相位相差90度。 减小反射，因为线上近似传播行波，因此称为微带行波线阵，要改变天线 ，取正号为例则 ， 的极化旋向只需要将输入端和输出端调换一下即可。 3 发展趋势 3）两个波电场矢量其幅度必须相等， 。 微带天线实现圆极化的方法有很多，但是小型化，宽频带以及多功能综合以上三个条件在直角坐标系X-Y中： 是圆极化微带天线的发展方向，它将在雷达，无线定位系统，RFID（射频 此即为圆的参数方程。 识别）中得到更广泛的应用。 合成波的合成电场矢量 的幅值 ， 基金资助：国家高技术研究发展计划资助（2009AA03Z414）合成电场矢量 是随时间t以 角速率旋转的，其模 的大小不 参考文献： 变，这正解释圆极化波的形成。微带天线要获得圆极化波的关键是，激励 [1]薛睿峰、钟顺时，微带天线圆极化技术概述与进展[J].电波科学学起两个极化方向正交的、幅度相等的、相位相差90度的线极化波。 报，2002，17（4）：331-336. 2 微带天线圆极化实现方法 [2]张照炎，圆极化天线旋向的差错问题，中国空间科学技术（北京空间 微带天线实现圆极化主要分为两类，谐振式和行波式。谐振式又可分科技信息研究所，北京100086）. 为单馈法、多馈法和多元法（也称同步子阵列法），行波阵列法主要利用[3]林昌禄、宋锡明，圆极化天线，人民邮电出版社，1986. 行波传输在不连续处的辐射产生。下面将介绍微带天线实现圆极化工作的 四种谐振方法。作者简介： 2.1 单馈法实现圆极化。单馈法是基于空腔模型理论，利用简并模分赵云（1986-），男，辽宁省凌海市，电子科技大学微固学院在读硕士， 电子信息材料与元器件专业，研究方向：小型化宽频带微带天线。 离元产生两个正交极化的相位差90°的简并模工作，利用几何微扰的方法