单元极化特性对顺序旋转圆极化阵列性能的影响

圆极化天线的研究一、本文概述随着无线通信与导航系统的日益普及与复杂化，尤其是在现代航天、航空、航海、移动通信以及物联网等领域的广泛应用，对天线性能的需求不断提升，其中圆极化天线因其独特的辐射特性和在多路径干扰抑制、空间分集、信号完整性等方面的显著优势，成为科研界关注的重点。

本研究旨在全面梳理圆极化天线的理论基础、关键技术及其在不同应用场景下的设计挑战与解决方案，同时探讨近年来圆极化天线技术的最新进展与未来发展趋势。

本文首先回顾了圆极化天线的基本概念，阐述其相对于线极化天线在抗极化失配、提高信噪比、增强多径环境下的通信稳定性和实现空间分集接收等方面的优越性。

特别地，针对圆极化微带天线、圆极化喇叭天线、交叉偶极子天线等典型结构，详细解析其工作原理、设计原则以及实现宽带、小型化、低剖面、低副瓣、高增益等关键性能指标的策略与方法。

通过对现有文献的系统梳理，总结了诸如双层印刷电路板技术、缝隙耦合、超材料加载、双菱形交叠贴片结构、转轮状超材料调控、相控阵技术等先进设计手段的应用实例及其对提升圆极化天线性能的贡献。

在实践应用层面，本文聚焦于圆极化天线在车载、星载、机载、便携式卫星通信以及北斗导航等具体场景中的适应性研究。

探讨了在有限的空间约束、严苛的环境条件以及多样化功能需求下，如何通过结构创新、材料选择、馈电优化、可重构技术等途径，设计出满足特定系统要求的高性能圆极化天线单元及阵列。

同时，分析了在阵列配置、波束赋形、极化切换与控制等方面所面临的工程问题与解决策略，强调了在确保天线性能的同时，兼顾集成化、轻量化、可靠性和成本效益的重要性。

本文还前瞻性地探讨了圆极化天线技术的发展趋势，如智能天线、可编程天线、多频段兼容设计、动态极化管理等前沿领域，以及这些新技术对未来无线通信系统架构、网络效能和用户体验可能产生的深远影响。

通过对一系列实验数据的分析和仿真结果的验证，评估了所讨论的圆极化天线设计方案的性能表现，并针对实际应用中可能出现的问题提出改进建议，为相关领域的研究人员和工程师提供有价值的参考与指导。

卫星通信及导航系统的圆极化天线及其阵列技术的研究卫星通信及导航系统的圆极化天线及其阵列技术的研究概述随着卫星通信及导航技术的快速发展，圆极化天线及其阵列技术成为了该领域的研究热点。

本文将介绍圆极化天线的工作原理、基本结构以及其在卫星通信及导航系统中的应用。

同时，我们还将探讨圆极化天线阵列技术的意义以及未来的发展趋势。

一、圆极化天线的工作原理圆极化天线是指其辐射的电磁波的电场矢量沿着地球上某点的圆轨迹旋转。

其工作原理基于电磁波在空间中的传播特性和天线结构的设计。

通常，圆极化天线由基本天线元件和馈电网络组成。

基本天线元件是圆极化天线的核心部件，通过其结构和材料的选择，能够实现特定频率范围内的圆极化辐射。

常见的基本天线元件包括圆盘天线、旋转推杆天线等。

馈电网络则用于将信号传输给基本天线元件，以实现特定的极化状态。

馈电网络通常包括相位控制器、幅度分配网络等。

二、圆极化天线的基本结构圆极化天线的具体结构因应用场景和需求而有所不同。

在卫星通信及导航系统中，常见的圆极化天线包括反射天线和柱波导天线。

反射天线是一种常见的圆极化天线，其结构包括抛物面反射器和圆极化馈源。

通过抛物面反射器对电磁波进行聚焦，再将其经由圆极化馈源辐射出去，实现圆极化天线的功能。

柱波导天线是另一种常见的圆极化天线，具有紧凑、轻便的特点。

其结构包括圆柱形金属腔体和复杂的总反射材料。

当电磁波由馈源输入时，通过腔体内部的反射和漫射，实现电磁波的圆极化辐射。

三、圆极化天线在卫星通信及导航系统中的应用圆极化天线在卫星通信及导航系统中具有重要的应用价值。

首先，圆极化天线能够在传输过程中抵消电离层的旋转效应，保证信号的稳定传输。

其次，圆极化天线能够实现辐射方向的灵活调整，提高信号的传输质量。

此外，圆极化天线还能够提供多种工作模式，如全向辐射、波束扫描等。

这些特性使得圆极化天线成为卫星通信及导航系统中不可或缺的一部分。

四、圆极化天线阵列技术圆极化天线阵列技术是圆极化天线研究的一个重要分支。

雷达天线圆极化方式雷达是一种利用电磁波进行探测和测量的设备，广泛应用于军事、民用和科学研究领域。

雷达天线是雷达系统中的核心组成部分之一，它负责发射和接收电磁波信号。

天线的极化方式对雷达的性能和应用具有重要影响，其中圆极化是一种常见且重要的极化方式。

所谓极化方式，是指电磁波传播的方向与电磁场的振动方向之间的关系。

在雷达领域中，电磁波的极化方式可以分为水平极化、垂直极化和圆极化三种。

在雷达天线圆极化方式中，电磁波的电场矢量在传播过程中沿着圆周方向旋转，这种旋转的方向可以是顺时针或逆时针。

雷达天线圆极化方式具有许多优点。

首先，圆极化可以提供更好的抗干扰性能。

由于大气中存在各种干扰源，如电力线、电视信号等，这些干扰源往往具有特定的极化方式。

采用圆极化的雷达天线可以在一定程度上抑制这些干扰信号，提高雷达系统的探测性能。

圆极化还可以提供更好的穿透性能。

在雷达探测中，有时需要穿透复杂的地形或建筑物进行目标探测，而这些障碍物会产生信号的衰减和多次反射。

采用圆极化的雷达天线可以有效减弱多次反射信号的影响，提高雷达系统对目标的探测能力。

圆极化还具有多路径传播抑制的功能。

在雷达系统中，信号传播过程中会经历多次反射、衍射和散射，这些多路径效应会导致信号幅度和相位的变化。

采用圆极化的雷达天线可以在一定程度上抑制多路径效应，提高雷达系统的测量精度和目标分辨率。

在实际应用中，雷达天线圆极化方式的选择需要考虑多方面因素。

首先，目标的极化特性是选择圆极化的重要依据之一。

当目标的极化特性不确定或目标具有复杂的极化特性时，采用圆极化的雷达天线可以增加目标的探测概率。

雷达天线圆极化方式的选择还需要考虑雷达系统的工作频率和波束宽度。

不同频率和波束宽度对圆极化的要求也不同，需要根据具体应用场景进行选择。

雷达天线圆极化方式的选择还需要考虑系统成本和工程实施的可行性。

不同的圆极化方式对天线设计和制造都会有一定的要求，需要综合考虑技术可行性和经济效益。

混合馈电宽带圆极化天线及其阵列技术研究混合馈电宽带圆极化天线及其阵列技术研究天线技术作为通信领域的重要组成部分，对于提高通信质量和性能至关重要。

随着无线通信的快速发展，对于天线的需求也越来越多样化和多功能化。

混合馈电宽带圆极化天线及其阵列技术就是应运而生的一种天线技术，它在保持宽频段和圆极化特性的同时，兼具了高增益和低副瓣的优点，成为当前研究的热点之一。

混合馈电宽带圆极化天线是指能够实现线性极化和圆极化两种方式的天线。

它通过巧妙设计的结构和相应的驱动电路，可以在不同的工作频段和极化方式下，实现良好的性能。

相比于传统的天线设计，混合馈电宽带圆极化天线具有更广泛的应用范围和更好的适应性。

混合馈电宽带圆极化天线的实现需要考虑多个因素，其中一个重要的因素是天线的结构设计。

在传统的天线设计中，一般使用特定的结构来满足特定的频段和极化要求。

而在混合馈电宽带圆极化天线设计中，需要采用更加复杂的结构来实现不同频段和极化方式的切换。

这就需要设计师具备深厚的电磁理论知识和丰富的设计经验。

另一个关键的因素是驱动电路的设计。

混合馈电宽带圆极化天线需要根据不同的工作模式和工作频段，在驱动电路的帮助下快速实现极性的切换。

现代通信系统对于天线的响应速度要求越来越高，因此驱动电路的设计也变得越来越复杂。

设计一套高效、稳定的驱动电路对于实现混合馈电宽带圆极化天线的性能至关重要。

除了混合馈电宽带圆极化天线本身的设计，其阵列技术也是研究的重点之一。

将多个混合馈电宽带圆极化天线组合在一起形成天线阵列，可以进一步提高天线的性能和功能。

天线阵列可以实现波束形成、信号增益增强以及干扰抑制等功能，对于提高通信系统的覆盖范围和抗干扰能力有着重要的作用。

综上所述，混合馈电宽带圆极化天线及其阵列技术在现代通信系统中具有重要的应用前景。

通过创新设计和优化的驱动电路，以及灵活的阵列配置，混合馈电宽带圆极化天线可以有效地满足多频段、多模式和多功能的通信需求。

当无线电波的极化面与大地法线面之间的夹角从0～360°周期的变化，即电场大小不变，方向随时间变化，电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影是一个圆时，称为圆极化。

在电场的水平分量和垂直分量振幅相等，相位相差90°或270°时，可以得到圆极化。

圆极化，若极化面随时间旋转并与电磁波传播方向成右螺旋关系，称右圆极化；反之，若成左螺旋关系，称左圆极化。

圆极化信号是指电磁波在传送过程中以螺旋旋转的方式传播。

其旋转方向决定其极化方式。

以顺时针方向旋转传播的电磁波称之为右旋极化，用字母Ｒ表示；以逆时针方向旋转传播的电波称之为左旋极化，用字母Ｌ表示。

一些早期发射的卫星采用的是圆极化方式。

圆极化电波相对于线极化电波最主要的优点是接收时不用调整极化角。

一般都是用线极化馈源高频头来接收圆极化波，但是直接用线极化馈源收视圆极化波信号要损失３ｄＢ。

用线极化馈源接收圆极化波常采用的是移相技术，把圆极化波转换成线极化波，这就是在普通线极化馈源中加装移相器，来实现圆极化广播卫星电视信号的正常接收。

这是有道理的。

但是在我们试着解释之前, 首先让我们简单介绍一下极化。

一般来说,电磁波是电场和磁场的组合,他们总是同时出现。

电场矢量与磁场矢量相互垂直并都与电波传播方向垂直。

在图1里，电磁波正在向上传播。

现在，如果在电矢量和磁矢量之间没有相位变化,我们就得到线极化。

我们根据其与赤道平面的关系分别称之垂直或水平极化。

如果有± 90°的变化,我们便有了圆极化。

90°的变化(正或负) 意谓着当电场达到最大值时, 磁场等于零，反之亦然。

在图1里你能见到这种情形。

理论上，如果相位的变量是其它数值时(既不是0/180 °，也不是±90°),我们就得到椭圆极化,但是它不用于卫星信号传输，因此我们不想在这里讨论它。

依靠90°以前的信号，我们得到了右旋极化(RHCP)和左旋极化(LHCP)。

雷达天线圆极化方式雷达天线的圆极化方式是一种常见的雷达系统中使用的天线极化方式。

雷达天线的极化方式对于雷达系统的性能和应用具有重要影响。

本文将从不同角度介绍雷达天线圆极化方式，并探讨其在雷达系统中的应用。

我们来了解一下雷达天线的极化方式。

雷达天线的极化方式有线极化和圆极化两种。

线极化是指天线电场矢量在一个平面上振动，可以分为水平极化和垂直极化两种。

而圆极化是指天线电场矢量在一个平面上做圆周运动。

圆极化又分为左旋圆极化和右旋圆极化两种。

雷达天线的圆极化方式具有以下几个优点。

首先，圆极化天线具有较好的方向性。

由于天线电场矢量在一个平面上做圆周运动，使得天线辐射出的电磁波在空间中具有较好的空间分布特性，可以实现更好的定位和目标识别性能。

其次，圆极化天线对于目标的散射特性具有较好的适应性。

由于天线电场矢量在平面上做圆周运动，可以较好地适应不同目标的散射特性，提高雷达系统的探测能力和目标识别准确性。

再次，圆极化天线可以减少信号的多径效应。

多径效应是指雷达信号在传播过程中发生反射、折射等导致信号多个路径到达接收机，产生时延和干扰的现象。

圆极化天线可以减少多径效应，提高雷达系统的工作可靠性和抗干扰能力。

雷达天线的圆极化方式在军事和民用领域都有广泛的应用。

在军事领域，圆极化天线可以用于雷达系统的目标识别和追踪任务。

由于圆极化天线具有较好的方向性和适应性，可以提高雷达系统对目标的定位精度和目标识别准确性。

在民用领域，圆极化天线可以用于雷达系统的天气监测和导航定位等应用。

在天气监测中，圆极化天线可以提供更准确的天气信息，帮助人们及时预警和应对自然灾害。

在导航定位中，圆极化天线可以提供更精确的定位信息，用于航空、航海和车辆导航等领域。

总结起来，雷达天线的圆极化方式是一种常见且重要的雷达系统中使用的天线极化方式。

圆极化天线具有较好的方向性、适应性和抗干扰能力，可以提高雷达系统的性能和应用范围。

在军事和民用领域都有广泛的应用。

收稿日期:2008212230基金项目:国家自然科学基金资助项目(60871026)作者简介:张　厚(19622),男,空军工程大学教授,E 2mail :wamer88@.doi :10.3969/j.issn.100122400.2010.01.026一种改进的共面波导馈电圆极化天线阵张　厚1,郑宏兴2,王　剑1(1.空军工程大学导弹学院,陕西三原　713800;2.天津工程师范学院天线与微波技术研究所,天津　300222)摘要:针对传统平面阵列天线圆极化轴比带宽窄的不足,将顺序旋转馈电技术与共面波导馈电相结合,对一种共面波导馈电的圆极化天线阵进行了改进,适当选择天线单元的旋转角度并对馈线进行相应的相位补偿,就可以增加圆极化天线阵的轴比带宽.仿真结果表明,改进后的阵列天线轴比带宽由传统的019%增加到317%,同时阵列天线的阻抗带宽也由传统的312%增加到619%.关键词:圆极化天线;轴比;带宽;共面波导中图分类号:TN820.1+1 文献标识码:A 文章编号:100122400(2010)0120148204Improved CPW 2fed circular polarization antenna arrayZ H A N G Hou 1,Z H EN G Hong 2x i ng 2,W A N G J i an1(1.Missile Inst.of Air Force Eng.Univ.,San Yuan 713800,China ; 2.Inst.of Antenna andMicrowave Tech.,Tianjin Univ.of Tech.and Edu.,Tianjin 300222,China )Abstract :　The technique of sequentially rotating the feed position is introduced to increase the axial 2ratiobandwidth of a circular polarized antenna array fed with a coplanar waveguide.The axial 2ratio bandwidthcan be increased by choosing the rotating angle of the antenna properly and compensating a correspondingphase to the feed line.Calculated results show that the axial 2ratio bandwidth of the improved array isincreased to 317%,while the axial 2ratio bandwidth of the conventional array is only 019%.Meanwhile ,the impedance bandwidth of the improved array is increased to 619%,compared with the conventionalarray whose impedance bandwidth is only 312%.K ey Words :　circular polarization antenna ;axial 2ratio ;bandwidth ;coplanar waveguide 随着现代通信技术系统中微带天线技术的发展,高性能圆极化天线和阵列引起了广泛的关注.但是,微带天线在带宽和极化纯度方面都有着局限性[1].天线带宽通常用输入阻抗来表征,但带宽同时也受到了极化、增益或者栅瓣电平等因素的限制.在圆极化微带天线设计中,天线带宽窄的主要原因来自于馈电条件的较难实现和极化纯度的不够.采用顺序旋转天线单元并结合适当调节馈电端的相位差这一技术可以显著地提高阻抗带宽和圆极化带宽[225].P.S.Hall 教授最早提出了顺序旋转馈电技术,然而,理论推导过程比较复杂,缺少对工程应用简单规则的总结.笔者首先从圆极化波的定义出发[6],对常用三种形式的圆极化特性进行了对比,证明顺序旋转馈电技术[7]可以有效地改善圆极化天线的频带特性,并总结出设计规则;接着,针对I 2J en Chen 教授[8]提出的一种共面波导馈电圆极化天线进行了改进,结果证明:采用顺序旋转馈电技术后的共面波导圆极化天线具有更宽的工作频段,达到了增加圆极化天线带宽的目的.2010年2月第37卷　第1期　西安电子科技大学学报(自然科学版)J OU R NAL O F XI D IAN U N IV E R S I T Y Feb.2010Vol.37　No.11　顺序旋转馈电技术的理论分析顺序旋转馈电技术可以有效地改善极化天线阵的轴比特性.以下从圆极化天线的定义出发,比较不同组阵形式对圆极化特性的影响.图1给出了3种形式的二元天线阵.假设单元属于左旋圆极化天线,通过计算组阵后电场的幅度与相位的变化来对比3种阵列的特性.在图1中,第2行为单元天线轴比理想的阵列电场原理图,第3行为单元天线轴比畸变的阵列电场原理图.选取总电场矢量与Y 轴的夹角为δ.图1　圆极化天线工作原理111　单元不发生畸变对于图1中的阵列天线形式a ,总电场的幅度和相位为E =(2co s (ωt ))2+(2sin (ωt ))21/2=2　,(1)tan δ=2sin (ωt )/(2co s (ωt ))=tan (ωt )　.(2)对于图1中的阵列天线形式b,总电场的幅度和相位为E =(cos (ωt )-sin (ωt ))2+(co s (ωt )+sin (ωt ))21/2=21/2　,(3)tan δ=(sin (ωt )-cos (ωt ))(cos (ωt )+sin (ωt ))=-(1-tan (ωt ))(1+tan (ωt ))=-tan (45°-ωt )　.(4)对于图1中的顺序旋转馈电的阵列形式,总电场的幅度和相位为E =(cos (ωt +90°)-sin (ωt ))2+(sin (ωt +90°)+co s (ωt ))21/2=2　,(5)tan δ=(sin (ωt )-co s (ωt +90°))(sin (ωt +90°)+cos (ωt ))=tan (ωt )　.(6) 从以上的公式可以看出,在单元的轴比理想的情况下,3种阵列形式仍然保持良好的圆极化特性.然而,对于天线的增益而言,传统阵列形式b 会比其他两种形式低3dB.112　单元发生畸变假设频率的偏差或者是各单元的不一致性引起电场在某个轴上分量的变化,变化因子α≤0(为了简化分析,不考虑相位的影响).对于阵列天线形式a ,总电场的幅度和相位为E =21+2αco s 2(ωt )+α2cos 2(ωt )1/2　,(7)tan δ=sin (ωt )((1+α)cos (ωt ))　.(8) 对于阵列天线形式b,总电场的幅度和相位为941第1期 张　厚等:一种改进的共面波导馈电圆极化天线阵E =21/21+2αco s 2(ωt )+α2co s 2(ωt )1/2　,(9)tan δ=sin (ωt )-(1+α)co s (ωt )sin (ωt )+(1+α)co s (ωt )=tan (ωt )-1-αtan (ωt )+1+α　.(10) 对于顺序旋转馈电的阵列,总电场的幅度和相位为E =(sin (ωt +90°)+(1+α)cos (ωt ))2+((1+α)co s (ωt +90°)-sin (ωt ))21/2=2+α,(11)tan δ=(2+α)sin (ωt )(2+α)co s (ωt )=tan (ωt )　.(12) 可以看出,对于单元圆极化发生畸变的情况,变化因子α的变化会引起传统阵列形式a 与传统阵列形式b 的圆极化特性变坏,而对于采用顺序旋转馈电技术的阵列形式,变化因子α的变化不会引起圆极化特性的畸变.通过以上分析,可以总结出顺序旋转馈电技术的规则:(1)如果单元2相对单元1的旋转方向与极化旋转方向相同,通过调整馈线长度,单元2输入端的相位需要滞后单元1输入端的相位相应的角度;如果单元2相对单元1的旋转方向与极化旋转方向相反,,单元2输入端的相位需要超前单元1输入端的相位相应的角度.(2)如果只旋转单元,而没有相位的补偿,不仅不能提高圆极化的特性,而且增益也相对减小了3dB.对顺序旋转馈电来说,如果单元是左旋圆极化,同时,组成的阵列也满足左旋圆极化条件,那么由双重同极化特性可以改善阵列天线的圆极化特性,其轴比带宽远大于普通阵列的轴比带宽.2　天线的几何结构虽然共面波导结构作为一种共平面结构具有诸多优于微带线的特性,然而,对共面波导馈电的阵列天线研究却比较少,主要原因是共面波导功分器设计比较复杂.I 2J en Chen 教授曾经在文献[8]中提出了一种共面波导馈电的圆极化二元天线阵,相对于相同结构的微波线馈电二元阵具有较小的几何尺寸.然而,其致命的缺点是轴比带宽才达到019%,远不能满足应用的需要.因此,在原有二元阵天线的基础上,引入顺序旋转馈电技术来提高其轴比带宽.图2　文献[8]中提出的天线结构图3　采用顺序旋转馈电的天线结构 图2所示为文献[8]中提出的共面波导馈电二元阵,其天线具体尺寸如表1.图3所示为采用顺序旋转馈电的二元阵,当单元轴比最小值对应频率与天线元输入相位差90°对应频率有一定差距时,天线阵可以达到最大的轴比带宽.最后,通过固定l a 值,采用电磁仿真软件H FSS 优化l b 的取值.得出l a =1517mm ,l b =2817mm.表1　图2所示天线的几何尺寸G S l a d t l t w t l p s l s w参数值/mm 01331517213801320119251 西安电子科技大学学报(自然科学版) 第37卷3　仿真计算与验证图4为仿真得到的两种阵列形式的反射系数曲线.所采用的圆极化天线的反射损耗曲线在工作频率附近有一个突起,这一般是圆极化性能最好的位置.所以从反射损耗曲线可以得到以下信息:一个是驻波特性,另一个是圆极化性能最好的频率位置.从图4看,相对传统的阵列天线,采用顺序旋转馈电技术的阵列天线的驻波带宽得到了明显的改善,其驻波带宽是传统阵列天线带宽的2倍,同时,突起部分也更加明显,且频率范围也增大,所以可以预测轴比带宽也相应增加.图5为仿真得到的两种阵列形式的轴比曲线,进一步证明了采用顺序旋转馈电技术可以大大地改善圆极化特性,轴比带宽几乎增加了4倍.图4　两种阵列的仿真反射系数曲线图5　两种阵列的仿真轴比曲线4　结束语从圆极化天线的定义出发,笔者对比了3种形式的阵列形式,分析其工作特点,进一步证明顺序旋转馈电技术可以有效地提高圆极化天线的轴比带宽.最后,把顺序旋转馈电技术运用于共面波导馈电的圆极化天线阵,通过仿真计算可知,改进的圆极化天线阵比原天线阵的阻抗带宽提高了2倍,轴比带宽提高了4倍.参考文献:[1]Stutzman W L,G ary A T.Antenna Theory and Design[M].New Y ork:John Wiley&Sons Inc,1998.[2]Hall P S,Dahele J S,J ames J R.Design Principles of Sequentially Fed,Wide Bandwidth,Circularly Polarized MicrostripAntennas[J].IEE Proceedings 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张　厚等:一种改进的共面波导馈电圆极化天线阵。

卫星导航系统中圆极化天线及其阵列的研究卫星导航系统中圆极化天线及其阵列的研究【导言】卫星导航系统在现代社会中扮演着至关重要的角色，它们为人们提供了准确的导航和定位服务。

而圆极化天线及其阵列作为卫星导航系统的核心组成部分之一，具有重要意义。

本文将就卫星导航系统中圆极化天线及其阵列的研究进行探讨。

【一、圆极化天线的原理】圆极化天线利用电磁波在空间传播时的极化特性，实现信号的有效接收和发射。

传统的极化方式有线极化和垂直极化，但随着卫星导航系统应用的不断扩大，线极化天线和垂直极化天线都无法满足复杂环境中的需求。

而圆极化天线通过特殊的设计和结构，能够同时接收和发射不同极化方向的信号，提高了系统的灵活性和可靠性。

【二、圆极化天线阵列的优势】1. 增强信号接收能力：圆极化天线阵列可以同时接收来自不同方向的信号，提高了信号接收能力。

在卫星导航系统中，这意味着更准确的定位和导航服务。

2. 抗干扰性能优越：圆极化天线阵列可以在强电磁干扰环境下提供稳定的信号传输，有效抵御外界干扰，保障系统的正常运行。

3. 空间频谱利用率高：圆极化天线阵列可以实现多波束通信，将信号分配给不同用户，充分利用了空间频谱资源，提高了系统的通信效率。

【三、圆极化天线及其阵列的应用】圆极化天线及其阵列在卫星导航系统中具有广泛应用。

首先，在全球定位系统（GPS）中，圆极化天线可以接收来自不同卫星的信号，提供准确的位置和时间信息。

其次，在无线通信领域，圆极化天线阵列可以实现信号的空间多路复用，提高了通信容量和带宽利用率。

此外，在导航雷达、无人机导航等领域，圆极化天线及其阵列也发挥着重要作用。

【四、圆极化天线及其阵列的问题与挑战】1. 天线设计复杂：圆极化天线的设计需要考虑多个参数，如天线的尺寸、形状、材料等因素，增加了设计的复杂性。

2. 干扰问题：由于卫星导航系统广泛应用于城市和复杂环境中，天线面临来自建筑物、高楼、电器设备等干扰源的挑战，如何提高天线的抗干扰能力是一个重要问题。

浙江大学硕士学位论文毫米波天线阵列及单元研究姓名：吴慧娴申请学位级别：硕士专业：物理电子学指导教师：吴锡东2013-03-08浙江大学硕士学位论文摘要摘要本文旨在研究毫米波天线阵列及其单元的圆极化特性，并给出两种不同类型天线的设计实例，分别为平面天线和介质谐振天线。

本文首先提出平面辐射槽天线结构圆极化设计方案，并完成了实物验证，随后对介质谐振天线圆极化阵列的实现方式进行讨论研究。

主要工作有：Ｉ．设计了两种不同形状的毫米波平面辐射槽天线：直边槽平面天线和转角槽平面天线，两种天线均包含了按特定方式排列的四个槽天线单元，直边槽天线的辐射槽为长条矩形，转角槽天线的辐射槽为Ｌ型，设计通过在槽天线外围的介质中垂直放置接地柱短路连接槽天线所在金属贴片和金属地板以截断表面波传输。

本文设计的天线具有有效抑制表面波和天线尺寸小的特点。

本文通过对这两种平面天线单元圆极化特性的讨论以及参数优化，对比仿真结果之后选择直边槽平面天线加工和测试。

同时将直边槽平面天线组成４×４的矩形阵列，仿真优化并加工测试，实现圆极化相控阵列。

２．在介质谐振天线的设计中，本文在讨论ＤＲＡ单元线极化和圆极化特性的基础上，给出两种不同的圆极化组阵方式：一是由４个线极化天线单元组成２×２的子阵列，不同方向交错馈电，使得子阵列实现圆极化，再以子阵列为阵元组阵；二是设计圆极化天线单元，以此为阵元实现圆极化阵列。

通过对两个方案组成８ｘ８的矩形方阵进行仿真分析，分别讨论研究其各自工作特点与优劣。

关键字：毫米波，平面天线，接地柱，介质谐振天线，天线阵列，圆极化浙江大学硕士学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｃｉｒｃｕｌａｒｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｗａｖｅａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙａｎｄｉｔｓｕｎｉｔｉｓｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｂｙｐｒｏｐｏｓｉｎｇｔｗｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｎｔｅｎｎａｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｓ．Ｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔｐａｒｔ，ｔｈｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｏｆｐｌａｎａｒｓｌｏｔａｎｔｅｎｎａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｄｖａｌｉｄａｔｅｄｂｙｐｈｙｓｉｃａｌｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｔｈｅｎ，ｔｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｒｅｓｏｎａｔｏｒａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙｃｉｒｃｕｌａｒｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｍａｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋａｒｅｌｉｓｔｅｄａｓｆｏｌｌｏｗ：１．Ｔｗｏｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒｗａｖｅｐｌａｎａｒｓｌｏｔａｎｔｅｎｎａｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｈａｐｅｓａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ：ｓｔｒａｉｇｈｔｇｒｏｏｖｅｐｌａｎａｒａｎｔｅｎｎａａｎｄｃｏｍｅｒｇｒｏｏｖｅｐｌａｎａｒａｎｔｅｎｎａ．Ｔｈｅｓｅｔｗｏｇｒｏｕｐｓｏｆｐｌａｎａｒｓｌｏｔａｎｔｅｎｎａｉｎｃｌｕｄｅｓｆｏｕｒｓｌｏｔａｎｔｅｎｎａｕｎｉｔｓａｒｒａｙｅｄｉｎａｐａｒｔｉｃｕｌａｒｗａｙ，ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒｆｏｒｒａｄｉａｔｉｏｎｔａｎｋｏｆｓｔｒａｉｇｈｔ－ｓｉｄｅｄｓｌｏｔａｎｔｅｎｎａ，ａｎｄＬ－ｓｈａｐｅｄｆｏｒｒａｄｉａｔｉｏｎｔａｎｋｃｏｍｅｒｓｌｏｔａｎｔｅｎｎａ；Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｗａｖｅｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｐｌａｎａｒａｎｔｅｎｎａ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅａｎｔｅｎｎａ，ｆｏｕｒｓｅｔｓｏｆｇｒｏｕｎｄｉｎｇｐｏｌｅａｒｅｐｌａｃｅｄｖｅｒｔｉｃａｌｌｙｉｎｔｈｅｍｅｄｉｕｍａｒｏｕｎｄｆｏｕｒｓｌｏｔａｎｔｅｎｎａｓ，ｗｉｔｈｓｈｏｒｔ。

电波传播中极化特性的影响分析在现代通信、雷达、导航等众多领域，电波传播是一个至关重要的环节。

而极化特性作为电波传播的一个关键特性，对系统的性能和功能产生着深远的影响。

理解电波传播中的极化特性及其影响，对于优化通信系统、提高雷达检测精度以及改善导航的可靠性都具有重要意义。

电波的极化是指电场矢量在空间中的指向和幅度随时间的变化规律。

简单来说，就是描述电场矢量的振动方向。

根据电场矢量的振动方向，极化方式可以分为线极化、圆极化和椭圆极化。

线极化是指电场矢量始终在一条直线上振动。

如果电场矢量在水平方向振动，就称为水平极化；在垂直方向振动，则称为垂直极化。

在许多实际应用中，线极化是比较常见的极化方式。

比如，一些简单的通信系统中就常常采用线极化的天线。

圆极化则是电场矢量的端点在一个圆上运动。

当电场矢量的旋转方向与电波传播方向符合右手螺旋定则时，称为右旋圆极化；反之，则为左旋圆极化。

圆极化在卫星通信中有着广泛的应用，因为它对于接收端的方向要求相对较低，能够减少极化失配带来的损失。

椭圆极化是更为复杂的一种极化形式，电场矢量的端点轨迹是一个椭圆。

电波传播中的极化特性对于通信系统的影响是多方面的。

首先，极化匹配对于信号的接收质量有着直接的影响。

如果发射端和接收端的极化方式不匹配，就会导致信号强度的显著衰减。

例如，发射端采用垂直极化，而接收端是水平极化，那么接收到的信号将会非常微弱。

这在移动通信中是需要特别关注的问题，因为移动终端的姿态和方向是不确定的，如果极化不匹配，可能会导致通话质量下降甚至中断。

其次，极化特性还影响着信号的抗干扰能力。

不同的极化方式在传播过程中受到的干扰程度可能不同。

利用极化分集技术，即同时发射和接收不同极化方式的信号，可以有效地提高系统的抗干扰性能。

在复杂的电磁环境中，这一点尤为重要。

在雷达系统中，电波的极化特性同样具有重要的意义。

不同极化方式的雷达波对于目标的反射特性是不同的。

通过发射和接收多种极化方式的雷达波，可以获取更丰富的目标信息，提高目标的检测和识别能力。

数字通信原理实验圆极化数字通信原理是电学和电子学中的一个重要的分支，它涉及到信号在信道中传输的问题。

而圆极化是数字通信原理中的重要概念之一，是指在信号传输过程中，使信号的振动方向沿着圆周方向旋转的过程。

本文将详细介绍圆极化的概念、应用和实验操作等方面，以便读者更好地理解和掌握数字通信原理。

一、圆极化的定义和原理圆极化，也称为旋转极化或交错极化，是指在电磁波传输过程中，通过调制信号的振动方向进行控制，使振动方向沿着圆周方向旋转的过程。

这种操作通常是通过调制信号的相位或振幅来实现的。

在数字通信领域中，圆极化被广泛应用于卫星通信、移动通信和雷达等领域。

圆极化的原理与线极化相似，即信号的振动方向与电场强度的方向相一致。

但不同的是，圆极化是通过调整信号的相位差来实现的，因此它具有一些独特的特点。

首先，它能够克服因信号传输过程中的多次反射和折射而产生的信号干扰，提高信号的传输质量。

其次，圆极化具有更高的天线利用效率，信号能够达到更远的距离。

此外，它还可以提高通信的保密性和抗干扰能力。

二、圆极化的应用圆极化在数字通信领域中有广泛的应用，尤其是在卫星通信、移动通信和雷达等领域。

下面我们将分别介绍圆极化在这些领域中的应用。

（1）卫星通信卫星通信是利用卫星实现地面与地面、地面与航空器、地面与卫星、卫星与卫星之间的通信。

通过利用圆极化的特点，卫星通信能够克服大气层、云层、建筑物等障碍物的影响，实现跨越大洋和远方之间的通信。

其中，圆极化还可以通过改变信号旋转方向的角速度，来实现不同卫星的通信，提高通信的效率。

（2）移动通信移动通信是指通过无线电和移动电话等设备进行的通信方式。

在移动通信中，圆极化可以通过调整信号的极化方向，克服建筑物、山体等障碍物对移动通信的干扰，保证通信的质量和稳定性。

例如，在高速公路、隧道、山区等区域，移动通信信号的可靠性较低，这时，通过圆极化的操作来提高信号的抗干扰能力，将成为一种重要的解决方案。

圆极化和线极化增益转换理论说明1. 引言1.1 概述引言部分将简要介绍圆极化和线极化增益转换的理论，并概括文章结构以及目的。

在无线通信领域，极化是一种重要的传输方式，可以对电磁波进行不同方向上的振动。

圆极化和线极化是两种常见的极化类型。

本文将分别探讨圆极化和线极化增益转换的概念、特点、转换机制以及在不同领域中的应用。

1.2 文章结构整篇文章主要分为以下几个部分：引言、圆极化增益转换理论说明、线极化增益转换理论说明、对比分析与实例研究、结论与展望。

其中，引言部分将介绍整篇文章的背景和目的；接下来两个部分将详细阐述圆极化和线极化增益转换的理论原理；第四部分将进行对比分析并给出实例研究；最后一部分总结得出结论并展望未来研究方向。

1.3 目的本文旨在深入探讨和解释圆极化和线极化增益转换这两个重要概念的理论原理，并探讨它们在通信领域中的应用。

通过对两种极化形式进行比较和分析，希望能提供一种理论基础，为进一步优化通信系统设计、提高通信质量和性能提供参考。

此外，我们还将探索未来发展趋势和研究展望，以期推动相关领域的进一步发展。

2. 圆极化增益转换理论说明2.1 圆极化的概念和特点圆极化是指电磁波在传播过程中电场方向按环形轨迹变化的现象。

相比于线极化，圆极化具有以下特点：- 信号具有角动量：与线极化不同，圆极化信号携带了角动量。

这使得圆极化信号在通信系统中具有更大的容量和更低的误码率。

- 较强的抗干扰能力：圆极化信号在传输过程中能够通过旋转来减小对外界干扰的影响。

这使得圆极化在复杂环境下拥有更好的抗干扰能力。

- 转换机制灵活：由于其采用了环形轨迹，圆极化信号可以通过调整相位和振幅来实现与线性偏振之间的转换。

2.2 线极化到圆极化的转换机制线极化到圆极化的转换可以通过使用特定类型的天线来实现。

常见的转换方式包括瓦伦天线、双偶天线和耦合器等。

- 瓦伦天线：利用瓦伦天线的结构特点，通过调整瓦伦环的宽度和长度，可以实现线极化到圆极化的转换。

可极化球体的椭圆极化特性
陈清礼;严良俊;李金铭
【期刊名称】《石油天然气学报》
【年(卷),期】2003(025)001
【摘要】电磁波的椭圆极化参数描述了电磁波的矢量特性.计算了在大地电磁场源作用下,均匀半空间中可极化高阻球体、不极化高阻球体、可极化低阻球体、不极化低阻球体的椭圆极化参数,分析对比了相同条件下可极化球体与不极化球体的剖面特性和断面特性.结果表明在相同条件下,极化球体具有明显异常的形态特征.
【总页数】3页(P44-46)
【作者】陈清礼;严良俊;李金铭
【作者单位】电子科技大学物理电子学院,四川成都,610054;江汉石油学院地球物理系,湖北荆州,434023;江汉石油学院地球物理系,湖北荆州,434023;中国地质大学(北京)工程技术学院,北京,100083
【正文语种】中文
【中图分类】P631.811
【相关文献】
1.基于目标极化特性的人体隐藏危险品检测方法r基于目标极化特性的人体隐藏危险品检测方法 [J], 安健飞;成彬彬;桑子儒;陆彬;岑冀娜;邓贤进
2.电解极化渗流传感器极化特性研究 [J], 秦孙巍;李云安
3.球体散射场的极化特性分析 [J], 符果行;林昌禄
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5.基于极化去极化电流法的水树老化XLPE电缆界面极化特性分析 [J], 尹游;周凯;李诗雨;陈泽龙;张福忠
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一种旋转圆极化阵元产生OAM波束的圆形阵设计方法董健;庄鑫;谭顺余;姜泽锋;邓联文【摘要】根据电磁理论推导提出了一种依次旋转天线阵中的圆极化阵元产生OAM波束的方法.然后,给出了一个八单元宽频带圆极化圆形阵的设计实例.在设计实例中,通过对所有阵元沿顺时针(或逆时针方向)依次旋转一定角度,可以生成模式数l=0,±1,±2,±3的OAM波束.与现有文献采用的控制阵元间馈电相位差来产生OAM波束的方法不同,本方法中所有阵元馈电相位相同,这不仅有利于OAM天线系统简化馈电网络设计,而且避免了由阵元间相移器引入的相位误差.【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2018(037)012【总页数】7页(P49-55)【关键词】轨道角动量;圆形阵;圆极化;旋转阵元;相位延迟;宽频带【作者】董健;庄鑫;谭顺余;姜泽锋;邓联文【作者单位】中南大学信息科学与工程学院, 湖南长沙 410083;中南大学信息科学与工程学院, 湖南长沙 410083;中南大学信息科学与工程学院, 湖南长沙410083;中南大学物理与电子学院, 湖南长沙 410083;中南大学物理与电子学院, 湖南长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】TN822近年来，随着各种通信业务的发展，无线频谱资源变得越来越稀缺，为了解决这一问题，多种通信技术随之产生，如正交振幅调制(Quadrature Amplitude Modulation，QAM)、正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)、轨道角动量(Orbital Angular Momentum，OAM)波束等。

与其他技术的原理不同，不同模式数下的OAM波束之间相互正交，互不干扰，所以OAM波束的应用可以突破频带的限制来增加信道容量[1]，即可以在同一频率下利用不同模式数的OAM波束传输多路信息。

八单元圆形顺序旋转阵列的宽带双圆极化馈电网络谢辉;俞忠武【期刊名称】《空间电子技术》【年(卷),期】2018(015)006【摘要】针对八单元圆形顺序旋转阵列天线馈电网络结构复杂的问题,文章设计了一种宽带双圆极化馈电网络.首先,根据八单元圆形顺序旋转阵列天线的空间结构特点,分析了阵列馈电网络的幅度和相位关系;其次,分别设计了3dB分支线耦合器、威尔金森功分器、微带平面巴伦和移相器;最后,通过不断优化设计,构建了宽带双圆极化馈电网络.该网络由2个3dB分支线耦合器、2个威尔金森功分器、4个微带平面巴伦、2个45°移相器、2个90°移相器和1个180°移相器组成.测试结果表明:该网络在8.78GHz～11.12GHz的频带内,端口电压驻波小于1.72.8个输出端口的幅度起伏在2.1dB以内,相位起伏在±7.8°以内.该馈电网络具备左旋和右旋圆极化馈电端口,具有频带宽、幅相特性良好和制作成本低等优点,完全满足八单元顺序旋转阵列天线馈电网络的要求.【总页数】4页(P66-69)【作者】谢辉;俞忠武【作者单位】空军驻京西地区军事代表室,北京100040;中国人民解放军驻720厂军事代表室,南京210038【正文语种】中文【中图分类】TN819.1【相关文献】1.顺序旋转馈电背腔圆极化天线阵列 [J], 黄刚;罗国清2.一种CPW馈电圆形缝隙宽带圆极化天线 [J], 王玉峰;何帅;朱永建;张光生3.单元极化特性对顺序旋转圆极化阵列性能的影响 [J], 王道雨;汪敏;吴跃敏;吴文;;;;4.相位旋转馈电宽带圆极化贴片阵列天线 [J], 赵阳;刘振阳5.新型顺序旋转四馈电圆极化叠层微带天线设计 [J], 傅世强;刘璐;房少军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

cst 超表面圆极化1. 引言超表面是一种具有特殊功能的表面结构，能够对入射的电磁波进行高度控制。

在通信、雷达、光学等领域中，超表面的应用越来越受到关注。

本文将重点介绍超表面在圆极化方面的应用。

2. 超表面的基本原理超表面是由一系列微小的单元构成的，每个单元都具有特定的电磁响应。

通过控制每个单元的相位和振幅，可以实现对入射电磁波的高度定制。

超表面的基本原理可以通过Maxwell方程和表面等效电流的概念来解释。

3. 圆极化的概念在电磁波中，圆极化是指电磁波的电场矢量随时间旋转的方式。

圆极化可以分为左旋圆极化和右旋圆极化两种。

圆极化在通信和雷达系统中具有重要的应用，可以提高信号的传输效率和抗干扰能力。

4. 超表面的圆极化控制超表面可以通过调节单元的相位和振幅来实现对入射电磁波的圆极化控制。

具体来说，可以通过改变超表面单元的几何形状、材料性质和排列方式等因素来实现对电磁波的圆极化控制。

4.1 几何形状超表面的几何形状对圆极化控制具有重要影响。

通过设计不同形状的超表面单元，可以实现对不同频率和极化方向的电磁波进行精确控制。

4.2 材料性质超表面的材料性质也是实现圆极化控制的关键因素。

不同材料对电磁波的响应方式不同，可以选择合适的材料来实现所需的圆极化效果。

4.3 排列方式超表面单元的排列方式也会对圆极化控制产生影响。

通过合理设计超表面单元的排列方式，可以实现对电磁波的不同圆极化状态的控制。

5. 实际应用案例超表面在圆极化控制方面的应用具有广泛的前景。

以下是一些实际应用案例的介绍。

5.1 通信系统超表面可以用于改善通信系统的传输效率和抗干扰能力。

通过控制电磁波的圆极化状态，可以提高信号的传输质量和可靠性。

5.2 雷达系统超表面在雷达系统中也有重要的应用。

通过控制雷达信号的圆极化状态，可以提高目标的探测和跟踪能力，同时减少干扰信号对雷达系统的影响。

5.3 光学系统超表面在光学系统中的应用也越来越受到关注。

通过控制光的圆极化状态，可以实现对光信号的调制和控制，进而实现光通信和光传感等应用。