CN111816990A - 一种圆极化实现方式 - Google Patents
一种圆极化实现方式 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111816990A CN111816990A CN202010494645.0A CN202010494645A CN111816990A CN 111816990 A CN111816990 A CN 111816990A CN 202010494645 A CN202010494645 A CN 202010494645A CN 111816990 A CN111816990 A CN 111816990A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- point
- points
- characteristic
- circular polarization
- mode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims abstract description 50
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 38
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005562 fading Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 230000026683 transduction Effects 0.000 description 1
- 238000010361 transduction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/24—Polarising devices; Polarisation filters
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/0428—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna radiating a circular polarised wave
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
本发明提供了一种圆极化实现方式，包括在金属圆环天线圆周上取A，B，C三点，在A点进行馈电，在B点和C点串特定电抗值的电容或电感，在幅值相等的频点，两个特征模式的相位相差90度，采用本发明方法设计的天线能够实现很好的圆极化特性，在谐振频点的轴比仿真结果显示轴比小于3dB。
Description
技术领域
本申请属于通信技术领域，尤其是涉及一种圆极化实现方式。
背景技术
天线本质上是导行波与自由空间波的换能器件，换能是指将传输线上的导行波转化为能够在自由空间里传输的电磁波及其相反的过程。电磁波在空间中传播时，其电场矢量的瞬时方向称为极化。根据极化规律的不同可将电磁波分为两种：线极化波和圆极化波。
圆极化波即是指瞬时电场矢量端点随时间变化的轨迹为圆形的电磁波，能够产生圆极化波的天线称之为圆极化天线。圆极化天线与线极化天线相比具有以下优点：首先，在对抗多径干扰和衰落效应上十分有效。电磁波在空间传播的过程中，遇到障碍物会反射回来，这些障碍物会引起圆极化电磁波的极化反转，因此该天线不会接收到反射回来的反转极化波，极大地降低了多径效应所带来的信号干扰。其次，圆极化波受“法拉第效应”影响较小，在航天探测器和弹道导弹的通信上具有极大优势。最后，圆极化天线对发射天线和接收天线没有严格的摆放性要求。与线极化天线相比，圆极化天线无论方向如何，其接受信号的强度始终恒定，使圆极化天线在许多无线通信领域到受到欢迎。
CN208299053U公开了一种双频圆极化天线和通讯设备，双频圆极化天线包括介质板、天线辐射单元和电路板，在介质板双面设置谐振频率不同的第一圆极化天线辐射阵子和第二圆极化天线辐射阵子，实现了双频圆极化特性。
目前现有技术公开的大部分圆极化实现技术都是多个枝节通过馈电满足空间正交和相位差相差90度的圆极化实现条件从而实现圆极化，这种实现圆极化的方式对馈电部分要求严格，有时还要引入移相器和电桥实现特定的馈电相位差，这给实际的使用增加了一定成本，且一般实现圆极化方式需要多个辐射枝节，占用空间较大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中圆极化实现方式对馈电部分要求严格，且一般实现圆极化方式需要多个辐射枝节，占用空间较大的不足，从而提供一种新的实现圆极化的方式。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种圆极化实现方式，其中，在金属圆环天线圆周上取A，B，C三点，在A点进行馈电，在B点和C点串特定电抗值的电容或电感；其中，C点和B点的连线通过圆心，B，C两点相对A点的位置可以改变；所述金属圆环结构的特征模式电流分布为特征模式1和特征模式2，其中电流分布最小值点在B点和C点的定义为特征模式1；电流分布最大值点在B点和C点的定义为特征模式2。
进一步的，优选上述圆极化实现方式中，在幅值相等的频点，两个特征模式的相位相差90度；当B，C两点相对A点的位置改变，可以通过调整特征模式1的相位实现圆极化。
进一步的，优选，在金属圆环天线A点进行馈电，在B点和C点串特定电抗值的电容或电感，其中，A，B，C三点均为金属环天线圆周上的点，B点在A点45度角方向，C点和B点的连线通过圆心；
所述金属圆环结构的特征模式电流分布为特征模式1和特征模式2，其中电流分布最小值点在B点和C点的定义为特征模式1；电流分布最大值点在B点和C点的定义为特征模式2。
优选地，在幅值相等的频点，两个特征模式的相位相差90度。
进一步的，优选，所述金属圆环的周长与对应谐振频点的波长相当；在本发明的优选实施方式中，更优选地，所述金属圆环的半径为229mm，金属环的厚度为1mm。
进一步的，选择50nH电感进行加载以调谐特征模式2的相位和谐振频点。
进一步的，优选所述特征模式1和特征模式2电流分布是关于圆环对称的。
进一步的，优选所述特征模式1和特征模式2电流分布的最大值点和最小值点的距离相同。
本发明另一方面还提供了一种通信设备，其包括机身和采用本发明所述的圆极化实现方式设计的天线。
在本发明的另一个更具体的实施方式中，如果固定了A，B，C三点的相对位置，则可以看出在电流分布最大值点和最小值点的相对位置上特征模式1和特征模式2是不同的电流分布模式。
在A点处，特征模式1和特种模式2的电流幅值分布是相当的，因此可以激励的特征模式1和特征模式2的1权重也是相当的，这样可以保证幅值相等。
B点和C点是特征模式2电流分布的极大值点，在极大值点进行串联加载，可以得到最明显的调谐效果。而B点和C点是特征模式1的电流极小值点，所以此处的串联加载对特征模式1影响最小。在B点和C点位置串联进去特定电抗值的电容或电感，可以将特征模式2的谐振频点和相位进行调节。
所述的特征模式1和特征模式2由于电流分布的最大值点和最小值点的距离是一样的，因此，可以确认两个特征模式是同频特征模式。这两个模式在电流分布上具有天线的正交性，可以控制两个模式在谐振频点的相位差为90度，从而实现圆极化辐射特性。
B，C两点相对A点的位置可以改变，这时可通过调整特征模式1的相位实现圆极化。
圆环的尺寸可以随实现的谐振频率响应变化，圆环的周长与对应谐振频点的波长相当。
针对本发明中的天线尺寸，优选用50nH电感进行加载以调谐特征模式2的相位和谐振频点。
术语解释：轴比是衡量圆极化纯度的一个量。表示的是圆极化中，水平极化和垂直极化的比值，当两者相等时，比值是0dB，实现完美圆极化；一般当轴比小于3dB，我们认为实现了良好的圆极化特性。
本发明的有益效果是：采用本发明方法设计的天线能够实现很好的圆极化特性，在谐振频点的轴比仿真结果显示轴比小于3dB。
本发明技术方案将天线存在的两个固有同频正交模式利用成为实现圆极化的两个模式，通过加载和适当的馈电方式实现了单个馈电一个辐射体的圆极化辐射，简化了圆极化实现方式，并且不需要多个辐射枝节，占用空间小。
附图说明
下面结合附图和实施例对本申请的技术方案进一步说明。
图1是本发明提供的天线结构和特征模式电流分布结构示意图；图1中标出了ABC三个点，其中，三个点的相对位置关系为A点在图中垂直上方，B点在图中45度角方向，C点和B点的连线通过圆心；特征模式1和特征模式2表示电流分布特点，特征模式1和特征模式2电流分布是关于圆环对称的；当ABC三点的相对位置固定后，则可以看出在电流分布最大值点和最小值点的相对位置上特征模式1和特征模式2是不同的电流分布模式。
图2是特征模式1和2在谐振加载后的幅值；
图3是特征模式1和2在加载后相位仿真；
图4是本发明所设计的天线在谐振频点的轴比仿真结果图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术内容以及有益效果做进一步的阐述和说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例
如图1所示，采用最基本的圆环形式天线。仿真的实例中金属环的半径为229mm，金属环的厚度为1mm；图1中标出了A，B，C三个点，三个点的相对位置关系为A点在图中垂直上方，B点在图中45度角方向，C点和B点的连线通过圆心，以上A，B，C三个点在结构中非常重要，是利用特征模式实现圆极化的关键三个位置。
图1中给出了针对完整金属圆环结构的特征模式电流分布，图1中下方给出了特征模式1和特征模式2的电流分布特点，因为金属圆环在结构上具有对称性，所以可以看成是特征模式1和特征模式2电流分布也是关于圆环对称的。如果固定了A，B，C三点的相对位置，则可以看出在电流分布最大值点和最小值点的相对位置上特征模式1和特征模式2是不同的电流分布模式。
所述的特征模式1和特征模式2由于电流分布的最大值点和最小值点的距离是一样的，可以确认此两个特征模式是同频特征模式，因此可以同时激励这两个模式；这两个模式在电流分布上具有天线的正交性，通过控制两个模式在谐振频点的相位差正好为90度，从而能实现圆极化辐射特性。
选择在A点给金属圆环天线进行馈电，因为A点处，特征模式1和特种模式2的电流幅值分布是相当的，因此可以激励的特征模式1和特征模式2的1权重也是相当的，从而保证幅值相等。
B点和C点是特征模式2电流分布的极大值点，在极大值点进行串联加载，可以得到最明显的调谐效果。而B点和C点正好是特征模式1的电流极小值点，所以此处的串联加载对特征模式1影响最小；在B点和C点位置串联进去特定电抗值的电容或电感，可以将特征模式2的谐振频点和相位进行调节。
针对本发明中的天线尺寸，选择50nH电感进行加载以调谐特征模式2的相位和谐振频点。
从图2中可以看出，通过加载后，特征模式2的谐振频点发生了偏移，两者的幅值随频率变化的曲线最大值点发生了偏移，这样必然在中间存在一个幅值相当的频点。
同时，图3给出了特征模式1和特种模式2在谐振频点附近的相位变化。从图3中可以看出，在幅值相等的频点，两个特征模式的相位正好呈现出相差90度的现象，此时满足了实现圆极化的全部条件。
在图4中给出所设计的天线在谐振频点的轴比仿真结果。发现轴比小于3dB，说明实现了很好的圆极化特性。
上述专利中，圆环的尺寸可以随实现的谐振频率响应变化，圆环的周长与对应谐振频点的波长相当。且B，C两点相对A点的位置可以改变，我们也可以调整特征模式1的相位实现圆极化。另外B，C两点对应的串联的电容和电感也不是固定的，可以有无数种组合，我们写出的只是一种特定的可以实现圆极化的值。
圆极化天线的好处很多，圆极化可以克服通信中的多径效应。在导航通信中应用很广，本申请中的思路可以完全适用于导航系统中圆极化天线的设计。
以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种圆极化实现方式，其特征在于，在金属圆环天线圆周上取A，B，C三点，在A点进行馈电，在B点和C点串特定电抗值的电容或电感；其中，C点和B点的连线通过圆心，B，C两点相对A点的位置可以改变；所述金属圆环结构的特征模式电流分布为特征模式1和特征模式2，其中电流分布最小值点在B点和C点的定义为特征模式1；电流分布最大值点在B点和C点的定义为特征模式2。
2.根据权利要求1所述的圆极化实现方式，其特征在于，在幅值相等的频点，两个特征模式的相位相差90度；当B，C两点相对A点的位置改变，可以通过调整特征模式1的相位实现圆极化。
3.根据权利要求1所述的圆极化实现方式，其特征在于，在金属圆环天线A点进行馈电，在B点和C点串特定电抗值的电容或电感，其中，A，B，C三点均为金属环天线圆周上的点，B点在A点45度角方向，C点和B点的连线通过圆心；
所述金属圆环结构的特征模式电流分布为特征模式1和特征模式2，其中电流分布最小值点在B点和C点的定义为特征模式1；电流分布最大值点在B点和C点的定义为特征模式2。
4.根据权利要求3所述的圆极化实现方式，其特征在于，在幅值相等的频点，两个特征模式的相位相差90度。
5.根据权利要求1～4任一项所述的圆极化实现方式，其特征在于，金属圆环的周长与对应谐振频点的波长相当。
6.根据权利要求1～4任一项所述的圆极化实现方式，其特征在于，选择50nH电感进行加载以调谐特征模式2的相位和谐振频点。
7.根据权利要求3所述的圆极化实现方式，其特征在于，金属圆环的半径为229mm，金属环的厚度为1mm。
8.根据权利要求3所述的圆极化实现方式，其特征在于，特征模式1和特征模式2电流分布是关于圆环对称的。
9.根据权利要求3所述的圆极化实现方式，其特征在于，特征模式1和特征模式2电流分布的最大值点和最小值点的距离相同。
10.一种通信设备，其特征在于，包括机身和采用权利要求1～9任一项所述的圆极化实现方式设计的天线。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010494645.0A CN111816990B (zh) | 2020-06-03 | 2020-06-03 | 一种圆极化实现方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010494645.0A CN111816990B (zh) | 2020-06-03 | 2020-06-03 | 一种圆极化实现方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111816990A true CN111816990A (zh) | 2020-10-23 |
| CN111816990B CN111816990B (zh) | 2024-04-26 |
Family
ID=72847906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010494645.0A Active CN111816990B (zh) | 2020-06-03 | 2020-06-03 | 一种圆极化实现方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111816990B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024022297A1 (zh) * | 2022-07-28 | 2024-02-01 | 华为技术有限公司 | 一种电子设备 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060267845A1 (en) * | 2005-05-11 | 2006-11-30 | Hitachi Cable, Ltd. | Distributed phase type circular polarized wave antenna, high-frequency module using the same, and portable radio communication terminal using the same |
| US20080136720A1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-12 | Harris Corporation | Multiple polarization loop antenna and associated methods |
| CN102832451A (zh) * | 2012-09-18 | 2012-12-19 | 陕西海创中盈信息技术有限公司 | 一种宽频带小型化增益可控定向天线及其制造方法 |
| JP2013214940A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-10-17 | Nippon Antenna Co Ltd | 円偏波アンテナ |
| CN105914465A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-31 | 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 | 圆极化天线及其无线通信设备 |
| CN108470979A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-08-31 | 清华大学 | 一种奇偶模工作的小型宽带圆极化天线 |
| CN208299053U (zh) * | 2018-06-22 | 2018-12-28 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 双频圆极化天线和通信设备 |
| CN109301444A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-02-01 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 双馈双频双圆极化微带贴片天线 |
| EP3483983A1 (de) * | 2017-11-10 | 2019-05-15 | Fuba Automotive Electronics GmbH | Empfangsantenne für die satellitennavigation auf einem fahrzeug |
| KR102007837B1 (ko) * | 2018-12-10 | 2019-08-07 | 성균관대학교산학협력단 | 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나 |
-
2020
- 2020-06-03 CN CN202010494645.0A patent/CN111816990B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060267845A1 (en) * | 2005-05-11 | 2006-11-30 | Hitachi Cable, Ltd. | Distributed phase type circular polarized wave antenna, high-frequency module using the same, and portable radio communication terminal using the same |
| US20080136720A1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-12 | Harris Corporation | Multiple polarization loop antenna and associated methods |
| JP2013214940A (ja) * | 2012-03-05 | 2013-10-17 | Nippon Antenna Co Ltd | 円偏波アンテナ |
| CN102832451A (zh) * | 2012-09-18 | 2012-12-19 | 陕西海创中盈信息技术有限公司 | 一种宽频带小型化增益可控定向天线及其制造方法 |
| CN105914465A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-08-31 | 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 | 圆极化天线及其无线通信设备 |
| EP3483983A1 (de) * | 2017-11-10 | 2019-05-15 | Fuba Automotive Electronics GmbH | Empfangsantenne für die satellitennavigation auf einem fahrzeug |
| CN108470979A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-08-31 | 清华大学 | 一种奇偶模工作的小型宽带圆极化天线 |
| CN208299053U (zh) * | 2018-06-22 | 2018-12-28 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 双频圆极化天线和通信设备 |
| CN109301444A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-02-01 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 双馈双频双圆极化微带贴片天线 |
| KR102007837B1 (ko) * | 2018-12-10 | 2019-08-07 | 성균관대학교산학협력단 | 칩 인덕터가 구비된 이중 대역 원형 편파 안테나 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| JI-CHYUN LIU 等: "Single-Feed Circularly Polarized Aperture-Coupled Stack Antenna With Dual-Mode Square Loop Radiator", 《IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS ( VOLUME: 9)》, pages 887 - 890 * |
| 呼亚君;张旭春;童创明;赵辉;: "单馈圆极化微带天线等效电路", 空军工程大学学报(自然科学版), no. 04, pages 52 - 55 * |
| 邵晓亮;邹永庆;: "X波段宽带圆极化微带天线的设计", 现代电子技术, no. 01, pages 108 - 110 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024022297A1 (zh) * | 2022-07-28 | 2024-02-01 | 华为技术有限公司 | 一种电子设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111816990B (zh) | 2024-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7969372B2 (en) | Antenna apparatus utilizing small loop antenna element having minute length and two feeding points | |
| KR101475295B1 (ko) | 다중모드 안테나 구조 | |
| CN1802772B (zh) | 多频带分支辐射天线元件 | |
| US7180464B2 (en) | Multi-mode input impedance matching for smart antennas and associated methods | |
| US5751252A (en) | Method and antenna for providing an omnidirectional pattern | |
| CN101483279B (zh) | 利用pifa天线制造圆形极化波的天线系统 | |
| CN110785891B (zh) | 天线阵列二维转向的可调堆叠相模馈电 | |
| CN103843196A (zh) | 单侧多波段天线 | |
| CN112259962B (zh) | 基于双模平行波导的双频段共口径天线阵 | |
| CN113745849B (zh) | 单频圆极化定位天线和可穿戴设备 | |
| Wang et al. | Low-profile metasurface-based antenna with tripolarization for 5G applications | |
| CN111816990B (zh) | 一种圆极化实现方式 | |
| CN103050787B (zh) | 天线 | |
| US11658412B2 (en) | Antenna and terminal | |
| Zhang et al. | Compactly placed high-isolated antenna pair with independent control of decoupling amplitude and phase | |
| EP0570125B1 (en) | Unbalanced-balanced converter as a mixer input circuit | |
| CN109845033B (zh) | 具有缠绕和联接在一起的铁磁体杆的天线 | |
| CN116417783A (zh) | 一种基于低剖面馈电结构的宽带端射圆极化天线及阵列 | |
| CN110600873B (zh) | 一种利用地电位金属板辐射技术的圆极化天线及其设计方法 | |
| RU2296398C1 (ru) | Устройство для формирования поляризации радиосигналов приемопередатчиков | |
| WO2021238217A1 (zh) | 单频圆极化定位天线和可穿戴设备 | |
| JPS63238726A (ja) | マイクロ波送受信装置 | |
| US20230402747A1 (en) | Electronic circuitry | |
| CN118131515A (zh) | 一种基于液晶的共形可重构透射移相器单元及阵列 | |
| Liu et al. | A miniaturized HF coil antenna with reconfigurable patterns by magnetic ferrite loading |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |