基于單饋點的多頻段及寬帶圓極化微帶天線研究綜述

劉柄之，楊曙輝，陳迎潮

（1.北京四達時代軟件技術股份有限公司 北京 100176； 2.中國傳媒大學 信息與通信工程學院，北京 100024； 3.南卡羅來納大學 電氣工程系，哥倫比亞 SC29208）

1 引言

移動通信是現代通信技術的重要組成部分。隨著移動通信的發展，人們對通信質量和速度的要求也越來越高[1-3]。傳統的單頻天線無法滿足現代天線的需求，主要有以下幾個原因：

(1)通信頻段的增多。隨著無線通信技術的不斷發展，各種應用領域（例如無人機、智能家居、智能交通等）的通信手段也越來越豐富，傳統的單頻段天線只能在特定頻段內工作，無法滿足其多頻段通信的需求。

(2)空間資源的有限性。在現代城市中，空間資源非常有限。為了滿足多種通信標準的需求，需要在有限的空間內安裝多個天線。這不僅會占用大量的空間，還會增加建設和維護的成本。

(3)電磁兼容性。在現代電子設備中，不同的設備會產生不同的電磁干擾。傳統的單頻段天線無法滿足電磁兼容性的要求。

多頻段天線是指能夠在多個頻段內工作的天線。它可以同時支持多種通信標準，從而提高通信質量和速度[4-6]，如GSM、CDMA、LTE等。

寬帶天線是一種能夠在較寬的頻帶內工作的天線。在研究過程中，人們發現傳統的天線類型往往只能在狹窄的頻帶內工作，而在其他頻段內的性能表現不佳。因此，研究人員開始探索新的天線結構，以實現更廣泛的頻帶覆蓋和更好的性能表現。在此背景下，出現了一系列新型寬帶天線，如螺旋天線、寬帶貼片天線、寬帶微帶天線等。這些新的天線設計都能夠在較寬的頻帶內工作，并且在不同頻段內的性能表現都比傳統的天線設計方法更好。

圓極化天線是一種特殊的天線，它能夠同時接收任意極化方向的電磁波，并且它所輻射的電磁波可以被任意極化方式的天線接受。相較于傳統的線極化天線，圓極化天線可以消除多徑效應的影響，減少傳輸信號的衰減以及提高抗干擾能力。

微帶天線就是利用光刻腐蝕方法在介質基板兩面形成特定金屬圖案的一種天線。它具有體積小、重量輕、制造簡單等優點，可以滿足通信設備小型化和輕量化的需求，因此在圓極化技術的應用方面具有很大的潛力。

隨著通信技術的不斷發展和應用需求的不斷增加，多頻段和寬帶圓極化微帶天線的研究也得到了越來越廣泛的關注，被廣泛應用于無線通信、雷達、衛星通信、航空航天等領域，成為現代通信技術的重要組成部分。此類研究不僅可以降低天線成本和結構的復雜度，還能在有限的空間內支持多種通信標準，提高通信質量和速度，減少電磁干擾的影響，以實現更廣泛的頻帶覆蓋和更好的性能表現，為人們的生活和工作帶來更多的便利[7-10]。

2 圓極化天線基本參數

(1)方向圖、增益和效率

天線方向圖是描述天線輻射方向性的圖形。它是描述天線輻射特性的重要參數之一，也是天線設計和應用中的關鍵因素。在實際應用中，天線方向圖的選擇和優化對于天線的性能和應用效果具有重要的影響[11]。

為了方便，工程上常采用二維圖形來描述[12]，通常用極坐標系表示，其中徑向表示輻射強度，角度表示輻射方向。天線方向圖可以用來描述天線在不同方向上的輻射強度和輻射方向，以及天線的主瓣方向、副瓣方向、波束寬度等參數。為了使各種天線方向圖的比較和繪制方便，一般取方向性函數的最大值為 1，即歸一化方向圖。由以下公式表示：

其中，|E(θ,φ)|表示的是任意位置的場強幅值，|Emax|表示最大的場強幅值。

天線增益是指天線在輸入功率相等的條件下，實際天線與理想的輻射單元在空間同一點處所產生的信號的功率密度之比[13]。天線增益通常用分貝表示，即dBd或dBi。在實際應用中，通常使用dBi作為參考值。天線的增益是由天線安裝在系統中位置、類型、輸入功率、天線方向性和損耗等因素共同決定的。擺放天線的高度、天線的寬高比、天線的輻射狀況和支撐結構等都會影響天線的增益。

天線的增益可以由以下公式計算（Pin為天線的輸入功率）：

天線效率是一個衡量天線性能的重要參數。它是指天線將電能輸送到傳輸介質的能力，也就是天線將輸入的功率轉換為有效的輻射功率的能力。當天線受到輸入信號作用時，它會將電能轉化為電磁波輻射出去。然而，由于天線自身的電阻和電感阻礙了電磁波能量的輸出，因此只有一部分的輸入功率能夠被有效地輻射出去。天線的效率等于輸出功率與輸入功率之比，它的值通常在0和1之間，并根據天線的設計和制造過程的性能而變化。一個高效的天線可以提供更好的性能，具有更遠的覆蓋范圍和更強的信號質量。因此，天線效率是在選擇和設計天線時需要考慮的重要因素之一。

如果分別用Pin和Prad表示天線的輸入功率和輻射功率，則天線效率為：

(2)天線帶寬

天線的頻帶寬度，簡稱為天線帶寬，它的定義為：天線的工作頻率范圍，即可以接收或發射電磁波的頻率范圍，用f1至f2表示。而此范圍的中心點被稱為中心頻率，用f0表示。天線帶寬主要有三種表示方法：相對帶寬、絕對帶寬和比值帶寬。

相對帶寬是指天線工作頻率范圍與其中心頻率之比，通常用百分比表示：

比如，一個天線中心頻率為5 GHz，其工作頻率范圍為4.5 GHz-5.5 GHz，其相對帶寬為10%。相對帶寬越大，天線可以接收或發射的頻率范圍也就越寬，因此相對帶寬是衡量天線頻帶能力的重要參數。一些應用中，如通信系統、雷達、無線電頻譜監測等，要求天線具有廣泛的頻帶寬度和高的頻率選擇性，這時相對帶寬顯得尤為重要。

絕對帶寬是指天線工作的最高頻率和最低頻率的差，通常用赫茲 (Hz)或吉赫茲 (GHz)表示：

絕對帶寬越大，天線能夠處理的頻率范圍也就越寬，但是絕對帶寬不能完全反映天線的頻帶能力，因為某些應用中要求天線工作頻帶范圍不一定要覆蓋整個帶寬。例如，GPS 天線只需要工作在計算導航需要的頻段，因此對于GPS 天線而言，絕對帶寬并不是關鍵的參數。而比值帶寬是指上、下限頻率之比，即f2:f1。

通常來說，相對帶寬被經常使用，而比值帶寬主要用于描述超帶寬天線的帶寬。

(3)極化與軸比

天線極化是指天線輻射電磁波的電場矢量在空間中的方向，即時變電場矢量端點運動軌跡的形狀、取向和旋轉方向。天線極化的方式有三種：線極化、橢圓極化和圓極化。線極化包括水平極化和垂直極化，分別指電場矢量沿著水平或垂直方向振動。圓極化是指電場矢量在空間中沿著圓周方向旋轉，而橢圓極化則是指電場矢量在空間中沿著橢圓方向旋轉。根據其旋轉方向的不同，橢圓極化和圓極化又包含左旋極化和右旋極化兩種方式。

在實際工程中，嚴格意義上的圓極化波是很難實現的，于是就有了一個衡量天線圓極化的參數，即軸比AR(Axial Ratio)，單位采用dB。它是指橢圓的長軸a與短軸 b 之比，即：

從軸比的定義就可以看出,當AR= 0 dB 時，此時是圓極化，當AR=∞時為線極化。一般工程上的圓極化要求是AR≤3 dB。

3 微帶天線圓極化技術

天線實現圓極化的原理就是：分別產生兩個線極化電場分量，并且兩個分量的振幅相等，相位相差90°。微帶天線實現圓極化的方式主要有三種[14]：單點饋電法、多點饋電法和多元法。

單點饋電法只有一個饋電點，它主要采用微擾動技術。通過對天線引入微擾單元，改變天線的電場平衡，并使天線表面電流相位發生改變，使其相差90°，從而滿足圓極化條件。具體的實現操作是對天線的輻射貼片添加枝節、進行切角、開槽、引入寄生貼片等，如圖1 所示。此種方法無需外加的相移網絡和功率分配器，結構簡單，成本低，適合天線小型化。缺點是帶寬窄，極化性能較差。

圖1 單點饋電法微擾動技術示意圖

多點饋電法是使用2 個及以上的饋電點，一般利用復雜的饋電網絡（如相移網絡和功率分配器）來使兩個模式的振幅相等、相位差90°，從而達到圓極化條件。此方法可提高阻抗帶寬及圓極化帶寬，抑制交叉極化，提高軸比。缺點是饋電網絡較復雜，成本較高，尺寸較大。

多元法則是多個線極化輻射單元按一定位置排列來實現圓極化輻射，它具備多饋法的優點，而饋電網絡較為簡化，增益高。缺點是結構復雜，成本較高，尺寸大。

本文主要介紹了基于單點饋電法的改進技術來實現微帶天線多頻段及寬帶圓極化的研究進展。

4 多頻段及寬帶圓極化微帶天線實現方式

4.1 寬縫隙結構

寬縫隙結構的圓極化天線本身就具有寬帶的特性，這種天線能夠在多個頻段或寬頻段范圍內實現阻抗匹配和圓極化性能，因此成為近年來研究者們設計圓極化天線所采用的主要方式。寬縫隙結構天線的饋電形式往往是倒“F”形、倒“L” 形，缺陷地結構以正方形、矩形和多邊形縫隙為主。通過改變饋線和缺陷地縫隙的結構形狀，可以擴寬天線的阻抗帶寬和軸比帶寬。1999 年，J I Park 教授團隊首次創造性地使用了缺陷地結構，此后，缺陷地結構開始受到眾多關注，逐漸成為了微波、毫米波等天線設計領域內的熱門研究課題。缺陷地結構的原理主要是對接地面進行開槽形成縫隙結構，以此改變缺陷地的等效電感和電容，使得其擁有慢波和帶阻特性。因此，缺陷地結構可以應用在抑制天線的高次諧波、提高天線増益、帶寬和Q值等方面[15]。

Sirous Bahrami 等人提出了一種可調諧的超寬帶圓極化寬縫天線[16]，如圖2 所示。它被打印在32 mil厚的Rogers 4003C 襯底的兩面，上層是心形槽，底層是連接到50 Ω 微帶線的“L”形饋線并通過饋電網絡連接SMA 連接器。通過調整饋線的尺寸可以獲得較寬的重疊帶寬，并用合適相位的源來激勵狹槽產生圓極化。為了優化阻抗匹配帶寬和圓極化輻射特性，在方形槽的頂部角處進行擾動。天線的阻抗帶寬為92.3% (3.5-9.5 GHz)，而在寬帶模式下，它的軸比帶寬為88.3% (3.1-8 GHz)。

在文獻[17]中提出了一種微帶饋電的簡單寬縫隙天線，可實現三段寬頻帶圓極化輻射，如圖3 所示。它包括一個“L”形輻射貼片和一個地面寬縫結構。地面相對的角落有兩個矩形條，在下部的右側矩形條上開一個矩形狹縫，主要用于拓寬上頻段的軸比帶寬。該天線在上頻段和下頻段輻射右旋圓極化波，在中頻段輻射左旋圓極化波。如圖4 所示，測量的阻抗帶寬分別為44.0% (2.34-3.66 GHz)和70.9% (4.55-9.55 GHz)。三波段實測的3 dB 軸比帶寬分別為35.9%(2.40-3.45 GHz)、44.0% (4.65-7.27 GHz)和6.3% (8.13-8.66 GHz)。在工作范圍內測量的峰值增益分別為4.2、3.7和3.5 dBi。

圖3 文獻[17]中的天線結構示意圖

圖4 文獻[17]中的天線仿真與測量數據

Mubarak Sani Ellis 等人提出了一種結構簡單、緊湊的新型圓極化縫隙天線[18]，如圖5 所示。該天線的地面采用了蝕刻出矩形槽的寬縫隙結構，地面下方被另一個較窄的矩形槽截斷，以此破壞電流的對稱性與連續性。在缺陷地結構的一側還加載了水平方向的枝節，它的作用是加強水平電流，縮小與垂直電流的幅值差，使天線更容易滿足圓極化條件。此外，通過在饋線頂部添加短枝節，加強了與地面的耦合，軸比帶寬可以顯著提高。該天線結構簡單，基板是FR-4材料，成本低，易于加工。如圖6 所示，測量結果顯示，天線|S11|＜-10 dB 的阻抗帶寬為90.2%(3.5-9.25 GHz)，AR大于3 dB 的軸比帶寬為40%(4.6-6.9 GHz)。并且在頻段內實現了4.5 dBi 的峰值增益。它適用于C 波段的無線通信，包括WLAN(5.2 GHz、5.8 GHz)和WiMAX(5.5 GHz)。

圖5 文獻[18]中的天線實物圖

圖6 文獻[18]中的天線仿真與測量數據

設計一款軸比帶寬大于80%，并且結構緊湊的單饋點圓極化微帶天線是一項非常具有挑戰性的任務。部分天線雖然圓極化帶寬大于80%，但它們的尺寸較大[19]或呈現較為復雜的結構[20]。

Kwame Oteng Gyasi 等人提出了一款緊湊、簡單的超寬帶圓極化縫隙天線[21]。如圖7所示。天線尺寸是30 mm × 30 mm × 1.6 mm，它采用倒“F”形微帶饋線，接地層中有兩個相連的矩形縫隙和一個“L”形縫隙，多縫隙結構有利于延展天線的表面電流路徑，降低天線工作頻率，進而拓寬阻抗帶寬。倒“F”形的微帶饋線有利于調節水平方向和垂直方向的電流，因此可以在寬頻帶內產生兩個具有相同振幅和90°相位差的正交模式。該天線在不使用任何無源元件或通孔的情況下實現了大于80%的圓極化帶寬，同時也保持了天線結構的緊湊性。如圖8 所示，測量結果顯示，天線的阻抗帶寬為92.6% (2.9-7.9 GHz)，軸比帶寬為83.5% (3-7.3 GHz)。

圖7 文獻[21]中的天線實物圖

圖8 文獻[21]中的天線仿真與測量數據

4.2 微帶單極子結構

近些年來，利用單極子結構來實現天線圓極化逐漸成為研究者們熱衷的課題。單極子天線不僅結構緊湊，易于加工，并且同樣具有寬阻抗帶寬的特性，通過對輻射貼片和接地面引入微擾元素來擾動天線表面電流分布并且改變天線的阻抗匹配，并利用它們之間的耦合來實現更好的圓極化特性。

通過在輻射貼片上增加新的折疊枝節是實現多頻圓極化特性最直接的方法[22-23]，如圖9、圖10所示。

圖9 文獻[22]中的天線實物圖

圖10 文獻[23]中的天線結構示意圖

然而，Amir Altaf等人利用單枝節的“D”形輻射貼片很好地實現了兩個頻段的圓極化，高頻帶和低頻帶分別輻射右旋圓極化和左旋圓極化波[24]，如圖11所示。

圖11 文獻[24]中的天線實物圖和數據

文獻[25]介紹了一種結構簡單、緊湊的新型寬帶圓極化單極子微帶天線，如圖12 所示。寬帶圓極化是通過接地面一側的拓展延伸枝節來實現的，而十字形單極子結構和接地面中眾多槽的存在確保了范圍廣泛的阻抗帶寬。此外，在不修改結構參數的情況下，只需在天線背面放置一個金屬反射面，就可以提高輻射性能，實現單向輻射。如圖13、14 所示，測量結果表明，天線的3 dB 軸比帶寬約為42.6% (2.6 GHz，4.8-7.4 GHz)，完全覆蓋了55.5% (3.35 GHz，4.36-7.71 GHz)的-10 dB阻抗帶寬。

圖12 文獻[25]中的天線結構示意圖

圖13 文獻[25]中的天線實物圖和數據

圖14 文獻[25]中帶金屬板的天線實物圖和數據

如圖15所示，Hongyan Tang等人提出了一種具有寬帶圓極化“問號”形單極子天線[26]。通常來說，單極子天線輻射單一的水平方向或垂直方向的線極化波。通過在“C”字形貼片左下方刻蝕一條矩形狹縫，改變了電流流向。原本的電流只有一條傾斜方向的路徑，開縫之后，與原電流垂直的方向又多了兩條電流路徑，分布在縫隙的兩側。這樣就可以在更多的頻段同時產生水平和垂直兩個方向的線極化波，從而拓展其軸比帶寬，提高了圓極化性能。另外，由于優化前的矩形接地面高度對稱，導致左右兩個方向的電流相互抵消，電流矢量和為零，與輻射貼片的耦合效果不佳，同時也無法滿足產生兩個正交電流的圓極化條件。通過對地面增加兩個三角形的枝節，使其結構變得不對稱，地面的表面電流被擾動，與輻射貼片的耦合得到了加強。如圖16所示，天線的阻抗帶寬為106.3%(2.25-7.35 GHz)，小于3 dB 的軸比帶寬為104.7%(2.05 - 6.55 GHz)。由于其緊湊簡單的平面結構和超寬帶的圓極化特性，該天線適用于各種無線通信系統。

圖15 文獻[26]中的天線實物圖

圖16 文獻[26]中的天線仿真與測量數據

4.3 引入寄生貼片

傳統的微帶天線常常采用單一結構的輻射貼片來實現圓極化，雖然它結構簡單、緊湊，但是其帶寬往往很窄。通過引入寄生貼片可以拓寬天線的帶寬，寄生貼片的加入可以改變天線的電感、電容和電阻等參數，從而影響天線的阻抗匹配、頻率響應和輻射特性。通過調節寄生貼片的尺寸、形狀和位置等參數，可以實現對天線的增益、方向性、圓極化等性能的優化。對輻射主體進行饋電時，寄生貼片通過耦合輻射主體上的能量，產生新的在主模頻率附近的諧振模式，從而達到拓展帶寬的目的。

在文獻[27]中，提出了一種簡單、緊湊的多頻帶圓極化方形槽天線，如圖17 所示，該天線引入金屬帶和裂環結構（Split-Ring Resonator，SRR）作為寄生貼片。天線采用微帶饋電方式，通過與SRR和金屬帶相互耦合實現多波段輻射。SRR 影響的諧振頻率為1.83 GHz，而金屬帶和方槽天線影響的諧振頻率為2.5 和3.1 GHz。當SRR 和金屬帶的諧振模式與方槽的基本模式相結合時，天線可以在諧振頻率范圍內產生圓極化波。所提出的天線可以通過傾斜的金屬帶和SRR對不同波段進行獨立調諧。如圖18 所示，該天線的諧振頻率為1.83、2.5 和3.1 GHz，阻抗帶寬分別為21.4%、12.8%和4.5%，軸比帶寬分別為4.37%、11.9%和3.6%，增益分別為2.7、3.2和3.5 dBi。

圖17 文獻[27]中的天線實物圖

圖18 文獻[27]中的天線仿真與測量數據

如圖19(a)所示，Manas Midya 等人提出了一種加載寄生貼片的微帶饋電單極子天線，其中超過87%的阻抗帶寬與軸比帶寬重疊，實現了很好的圓極化輻射[28]。該天線設計簡單易于加工、成本低、結構緊湊。為了確保簡單性和緊湊性，根據單饋電磁耦合技術在激發圓極化模式方面的優越性，在反“C”形輻射貼片左側加載“G”形寄生貼片，利用寄生貼片與輻射貼片之間的耦合形成正交簡并模。通過對接地面兩邊的開槽操作，破壞天線接地面的對稱性，天線的軸比帶寬得到了極大的擴展。如圖20 所示，測量結果表明，天線可工作在3.92-7.52 GHz(62.94%)頻段，且它的軸比帶寬為53.92% (4.28-7.44 GHz)。該天線能夠為WLAN (5.150-5.350 GHz、5.725-5.825 GHz)、Wi MAX(5.5 GHz)和ISM頻段(5.8 GHz)提供服務。

圖19 天線實物圖

圖20 文獻[28]中的天線仿真與測量數據

Hussein Alsariera等人提出了一種結構簡單、體積小，具有寬阻抗帶寬與軸比帶寬的 “P”形圓極化單極子天線[29]，見圖19(b)。該天線通過將50 Ω 矩形饋線與“P”形貼片連接，可實現寬阻抗帶寬。通過在背面添加具有四個臂的不對稱寄生條實現了圓極化輻射，同時進一步拓寬了阻抗帶寬與軸比帶寬。兩個三角形直接連接寄生條增加了電流路徑，在接地面的處理上同樣是增加了兩個矩形槽，來破壞接地面的對稱性。如圖21 所示，其阻抗帶寬為118.5% (1.6-6.25 GHz)，軸比帶寬為104.4% (1.9-6.05 GHz)。所提出的天線設計可以很好的適用于各種無線通信系統。

圖21 文獻[29]中的天線仿真與測量數據

在文獻[30]中提出了兩種新型寬帶圓極化開槽微帶天線（分為圓形結構和方形結構），如圖22所示。天線由四個作為寄生元件的貼片、一個圓形/方形環缺陷地和四個蝕刻在圓形/方形缺陷地上的槽組成。首先，四個槽和環耦合激發一種圓極化模式，而后引入寄生貼片又增加了另一種圓極化模式。這些圓極化模式相結合提高了天線的軸比帶寬。如圖23所示，天線最終選定為圓形結構，具有20.6%的軸比帶寬(5.20-6.40，5.8GHz)和25.8%的阻抗帶寬(4.92 -6.38，5.65 GHz)。如圖24所示，可用于無線局域網(5.725-5.85 GHz)、ITS (5.8 GHz)和WIFI(5.85-5.925 GHz)頻段。

圖22 文獻[30]中的天線結構示意圖

圖23 文獻[30]中的天線圓形結構仿真與測量數據

圖24 文獻[30]中的天線方形結構仿真與測量數據

4.4 引入有源或無源器件

如圖25 所示，Rui Xu 等人提出了一種基于“Γ”形輻射貼片、圓形缺陷地并且加載電阻的縫隙天線[20]。與之前的縫隙圓極化天線[31-33]相比，該天線具有更寬的阻抗帶寬、更寬的軸比帶寬、相對較小的尺寸和最低的天線輪廓。該天線利用在圓形地面上切割的三個橢圓縫隙來產生圓極化特性。其獨特的創新之處是通過添加片式電阻來接收電流和減少反射，可顯著提高圓極化帶寬。在天線底部增加反射板可成為具有單向輻射的超寬帶圓極化縫隙天線。如圖26 所示，測量結果表明天線的阻抗帶寬為106.1% (1.01-3.29 GHz)，軸比帶寬為89.7% (1.26-3.31 GHz)。

圖25 文獻[20]中的天線結構示意圖

圖26 文獻[20]中的天線實物圖和數據

如圖27 所示，Ankit Bhattacharjee 等人提出了一款寬帶極化可重構圓極化微帶天線[34]。由一個帶有間隙的金屬環和一個通過添加枝節、開槽而改進的地平面構成。該天線引入兩個二極管來控制極化狀態，通過控制二極管的偏置狀態，可以獲得左旋圓極化、右旋圓極化和線性極化。如圖28 所示，測試結果表明，天線在加載偏置電路后，可以在所有工作狀態下獲得超過50%的有效帶寬。

圖27 文獻[34]中的天線實物圖

圖28 文獻[34]中的天線仿真與測量數據

文獻[35]提出了一種適用于2.4/5.3/5.8 GHz WLAN和3.5 GHz WiMAX應用的四頻帶圓極化天線，如圖29所示。在2.4/3.5/5.8 GHz頻段工作的三種圓極化模式主要通過由一個倒“U”形輻射貼片、額外的“I”形與“L”形枝節和矩形缺陷地組成的微帶天線實現，三種貼片都圍繞水平軸旋轉45度。通過在天線下放置一個簡單的方形金屬貼片頻率選擇面(FSS)，將5.3 GHz的線極化信號轉換為圓極化信號，形成了四波段圓極化天線。如圖30所示，測得天線的阻抗帶寬為380 MHz (2.37-2.75 GHz)和4.6 GHz (3.4-8 GHz)。天線的軸比帶寬分別為5.4%(2.35-2.48 GHz)、8.3% (3.45-3.75 GHz)、3.7% (5.25-5.45 GHz)和2.9% (5.7-5.87 GHz)。

圖29 文獻[35]中的天線實物圖

圖30 文獻[35]中的天線仿真與測量數據

Mohammad Ameen 等人提出了一種具有各向異性的線極化到圓極化轉換器(Linear-to- Circular Polarization Converter，LTC-PC)的緊湊型微帶天線，實現了三頻段圓極化[36]。天線實物圖如圖31所示，該天線將緊湊的三波段線極化天線與基于三波段的LTC-PC相結合，實現了三頻段圓極化輻射。到目前為止，只有少數基于LTC-PC 的單頻天線被報道。與現有的單頻、雙頻和三頻段圓極化天線相比，該天線在設計中不使用任何通孔工藝，沒有設計復雜性，拓展了阻抗帶寬和軸比帶寬。如圖32 所示，三頻段中心頻率分別為2.38 GHz、3.44 GHz 和5.5 GHz。分別提供13.0%、18.2%和14.7%的阻抗帶寬。該天線的軸比帶寬分別為3.53%、1.73%和13.62%。

圖31 文獻[36]中的天線實物圖

圖32 文獻[36]中的天線仿真與測量數據

5 結論

目前，基于單點饋電法的微帶天線圓極化改進技術發展較為迅速。每種方法在拓寬天線工作帶寬、提高圓極化性能方面都有顯著效果。例如，寬縫結構本身就具有寬帶的特性，通過改變饋線和缺陷地縫隙的結構形狀，可以擴寬天線圓極化帶寬；微帶單極子結構的天線不僅結構緊湊，易于加工，并且同樣具有寬阻抗帶寬的特性，通過對輻射貼片和接地面引入微擾元素來擾動天線表面電流分布，從而形成圓極化；通過引入寄生貼片可以改變天線的電感、電容和輻射電阻等參數，拓寬天線的帶寬，對輻射主體進行饋電時，寄生貼片通過耦合輻射主體上的能量，產生新諧振模式，從而達到展寬圓極化帶寬的目的；而加載其他器件來提高圓極化性能的方式是如今的研究熱點，它既利于天線實現多種諧振和極化模式，又可以使天線更容易集成于系統中，拓寬天線的實際應用范圍。隨著無線通信系統的不斷完善和應用需求的持續增加，多頻段及寬帶圓極化微帶天線的研究也會得到越來越廣泛的關注，因此，在未來的研究中，微帶天線的圓極化改進技術會有更加廣泛的應用前景。