電磁波的極化特性依據電場矢量空間軌跡可分為線極化、圓極化和橢圓極化三種基本類型。其中，圓極化波表現為電場矢量端點以恒定幅度作圓周旋轉，按旋轉方向分為左旋圓極化（LHCP）與右旋圓極化（RHCP）。基于此極化特性設計的天線即為圓極化天線，其通過正交饋電結構產生相位差為90°、幅度相等的兩路線極化波，合成后形成圓極化輻射場。

圓極化天線在現代無線系統中具有不可替代的核心價值：抗干擾優勢：可顯著抑制多徑效應和法拉第旋轉效應，提升復雜環境下的信號穩定性；極化靈活性：對收發天線的空間取向不敏感，避免線極化系統的極化失配損失；關鍵應用場景：衛星通信中克服星體自旋及電離層干擾（如GPS采用右旋圓極化）；雷達目標識別利用反向旋向隔離特性增強探測精度；移動通信系統減少雨霧衰減與多徑衰落。其技術演進持續推動高增益寬帶陣列（如超表面天線）與小型化設計的發展，為5G/6G及空天信息網絡提供基礎支撐。

微帶天線因重量輕、制作成本低等特點被廣泛用于。傳統微帶天線的帶寬窄，微帶天線寬帶化設計中，多層法通過引入多個輻射貼片與介質層構建多諧振結構，顯著拓展工作帶寬。其核心原理是利用層間電磁耦合激發相鄰諧振點，實現阻抗帶寬的疊加拓寬。本文設計了一款工作在3.3-3.87GHz的雙層圓極化天線。首先設計了雙饋電的貼片單元，然后用雙層耦合的形式進一步擴展帶寬，接著設計了小型化寬帶90度電橋，將該電橋和天線集成，實現了良好的寬帶特性。

關鍵字：圓極化；微帶天線；寬帶化；小型化。

1. 雙層微帶天線設計

圖1

如圖1所示，天線采用雙層結構，下方是正方形貼片，在兩個角引出饋電點，這兩個點施加幅度相同，相位相差90度的激勵信號，天線將實現圓極化輻射

二．90度小型化電橋設計

圖2

圖2是所設計的電橋，采用兩個常規的90度電橋級聯，為進一步縮小空間，采用彎折處理，仿真得到的s參數如下。

圖3 輸出相位

圖4 S11

圖3和圖4表現出良好的相位和損耗特性，說明可以用于所設計的天線中。

1. 寬帶圓極化天線

將前面設計的微帶單元和饋電網絡集成，得到圖5的結構

圖5 天線正面與背面

下面的具體仿真數據

圖6 Gain

圖7 方向圖

圖8 軸比

圖9 S11

圖6給出了天線的實際增益，可以看到該天線輻射右旋圓極化波，在3.4-3.85GHz范圍內增益大于8dBic；圖7給出2D方向圖，該圖表明其輻射方向穩定；圖8是軸比，在工作范圍內均小于3dB；最后給出S11，同樣表現出良好的低反射性能。

總結

本文設計了一款基于耦合雙層的圓極化天線，在3.4-3.8GHz范圍內實現良好的圓極化特性，增益大于8dBic，方向圖穩定，下一步可應用到導航或者陣列相控陣天線中。

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