天线圆极化技术实现方法以及应用_ACT_MAGNET_电路_电子_ANSA_通信_电场

天线圆极化技术实现方法以及应用

圆极化天线可以接收任意极化的来波，无论发信天线的极化方向如何，感应出的信号都是相同的。这种特性使得圆极化天线在复杂电磁环境中具有更高的接收稳定性。

单馈点法是通过改变馈电点的位置、角度或引入切角等方式，激励起两个幅度相等、相位相差90°的正交模式，从而实现圆极化。这种方法简单易行，但需要进行频率调谐以达到最佳效果。常见的单馈点圆极化天线包括单馈点微带天线和单臂螺旋天线等。

二、多馈点法

多馈点法是由馈电网络保证天线圆极化工作的条件，通过多个馈电点同时对天线进行馈电。最常见的是双馈法，它使用外加的馈电网络产生两个振幅相等、相位相差90°的激励电压，对天线上的两个正交馈电点进行馈电，从而激发出两个正交的工作模式，实现圆极化。这种方法可以实现较宽的圆极化带宽，但结构相对复杂，成本较高。多馈点圆极化天线包括双馈点微带天线、四馈点微带天线和多臂螺旋天线等。

三、引入相位延迟器

相位延迟器是一种用于改变电磁波相位的装置。通过在天线的馈电线路中引入相位延迟器，可以使得不同位置的辐射元件在相位上存在差异，从而实现圆极化。这种方法可以实现宽频带的圆极化，但需要进行精确的相位控制。

四、增加辐射元件

通过在天线上增加辐射元件，如偶极子、贴片和补偿器等，可以改变天线的辐射模式，从而实现圆极化。这种方法同样可以实现较宽的工作频带和较高的圆极化效率。

五、利用反射面

通过在天线周围放置反射面，如金属板、金属网格或金属棱镜等，可以改变天线辐射的波前分布，从而实现圆极化。这种方法可以实现较高的圆极化效率，但对天线的尺寸和结构有一定要求。

六、利用耦合器

耦合器是一种用于将天线与其他天线或电路相连的装置。通过在馈电线路中添加合适的耦合器，可以实现天线的圆极化。这种方法具有结构简单、制造成本低等优点，但需要进行精确的设计和调试。

特性与优势

特性与优势

接收稳定性：圆极化天线可以接收任意极化的来波，无论收信天线的极化方向如何，感应出的信号都是相同的。这种特性使得圆极化天线在复杂电磁环境中具有更高的接收稳定性。
抗多径干扰：圆极化特性有效减少了信号在复杂环境中因反射、折射等造成的极化失配，提高了信号传输的可靠性。在移动通信、卫星通信等领域，圆极化天线能够显著减少多径效应的影响。
旋向正交性：圆极化天线具有旋向正交性，即天线若辐射左旋圆极化波，则只接收左旋圆极化波而不能接收右旋圆极化波；反之亦然。这一性质在通信和雷达的极化分集工作和电子对抗等应用中具有广泛利用价值。

参考文献

[1] X. -M. Mei et al., "Design and Optimization of a Single-Layer Dual-Band Circularly Polarized Reflectarray Antenna Producing Three Beams," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 72, no. 10, pp. 7763-7773, Oct. 2024, doi: 10.1109/TAP.2024.3451152.

[2] L. Xiang, F. Wu, X. Xia, Z. H. Jiang, C. Yu and W. Hong, "Millimeter-Wave Wideband Dual-Polarized and Circularly Polarized ME-Dipole Reflectarrays With Linearly Polarized Feed," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 72, no. 10, pp. 8022-8027, Oct. 2024, doi: 10.1109/TAP.2024.3449651.

[3] B. E. Fischer, I. J. LaHaie and M. B. Punnett, "Determining the Effect of an Electromagnetic Window or Radome Wall Upon a Circularly Polarized Transmission," in IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 49, no. 1, pp. 122-128, Feb. 2007, doi: 10.1109/MAP.2007.370995.

来源：微波工程仿真

噪声耦合分析

在射电天文等要求苛刻的应用中，天线阵列下方的多层衬底发射的热噪声可能会变得很大，需要适当表征。每个端口的噪声强度和端口对处的噪声相关性都需要量化。目录噪声耦合分析在射电天文学中噪声缓解参考文献 NoiseAs shown below👇噪声耦合分析噪声耦合分析在涉及天线阵列的许多应用中至关重要，尤其是宽带强耦合阵列。在这些应用中，有关噪声的统计信息，即噪声在不同端口的强度和成对端口的相关性，可用于显著提高整个系统的性能：用于测向、频谱传感或 MIMO 通信系统。接收天线阵列中的噪声通常分为三种：1）前端放大器产生的噪声;2）环境辐射的远场噪声;3）天线附近的有损介质引起的近场噪声。这些噪声贡献对波束成形网络（无论是模拟还是数字）输出信号的影响可以用等效噪声温度来量化。然后，系统的总温度是各个相互不相干的噪声源的温度之和。在射电天文学中噪声缓解噪声缓解问题在射电天文学中至关重要，因为背景噪声可能会阻止检测微弱的信号。任何噪声源都必须通过设计（例如，使用大接地平面）最小化，并准确表征其余噪声。当使用天线阵列寻找信号时，天线输出的最佳组合是在信号最大化和噪声最小化之间进行权衡。一些先进的射电天文仪器需要毫开尔文校准。例如，在平方公里阵列（SKA ）站的情况下，它建在大的地面上以减少来自土壤的噪声，量化来自土壤的剩余热噪声的强度及其在不同端口的相关性，以满足灵敏度方面的目标。参考文献 [1] J. Cavillot, D. Tihon, Q. Gueuning, E. de Lera Acedo and C. Craeye, "Full-Wave Analysis of Thermal Noise in Antenna Arrays on Top of Layered Medium," in IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 72, no. 10, pp. 7560-7573, Oct. 2024, doi: 10.1109/TAP.2024.3445132. 来源：微波工程仿真