圆极化天线

圆极化天线是一种无线电领域的关键设备，尤其在航天飞行器中扮演着至关重要的角色。这类天线因为具有共形、轻量、体积小和成本低的特点而备受青睐，特别适用于飞行器的位置姿态固定时的通讯测控设备。圆极化微带天线便是这类天线中的佼佼者。它主要依赖于天线贴片的形状和激励模型，馈电点位置通常位于贴片的对角线上，使得天线能够维持两种主模同相且极化正交，从而辐射出与馈电点所在对角线平行的圆极化波。 产生圆极化波的关键在于产生两个方向正交、幅度相等、相位相差90度的线极化波。在微带天线技术中，实现圆极化辐射的方法有多种，包括单点馈电的单片圆极化微带天线、正交馈电的单片圆极化微带天线、由曲线微带构成的宽频带圆极化微带天线以及微带天线阵构成的圆极化微带天线等。 圆极化波的性质非常独特，它是一个等幅的瞬时旋转场。根据旋转方向的不同，圆极化波可以分为左旋和右旋圆极化波。圆极化波的另一个重要特性是其旋向正交性，即天线如果辐射左旋圆极化波，则只能接收左旋圆极化波，反之亦然。这一特性是发射和接收天线之间互易定理的体现，并广泛应用于通信和电子对抗领域。例如，国际通信卫星V号上的4GHz多波束发射天线利用右旋圆极化波实现双波束，左旋圆极化波实现另外两个波束，实现了四重频谱服用，大幅增加通信容量。 圆极化波还具有分解任意极化波的能力，因此可以被任意极化天线接收，这使得圆极化天线在电子侦察和干扰中十分有用。此外，圆极化波反射到对称目标时会变成反旋向波，这一性质让采用圆极化波的雷达系统具有抑制雨雾干扰的能力。 圆极化波的参数主要包括轴比（Axial Ratio，简称AR）或简记为lr，指的是最大增益方向上的轴比。轴比通常用来反映极化波的旋向，左旋波的lr为正，右旋波为负。对于纯圆极化波来说，lr=1（0dB），轴比lr不大于3dB的带宽定义为天线的圆极化带宽。 根据圆极化天线的辐射原理和特性，目前存在不同类型的圆极化微带天线设计方法。单贴片圆极化微带天线是其中一种，它可以通过单馈点法或多馈点法实现圆极化辐射，也存在使用多个线极化微带贴片天线和其他微带天线元来产生圆极化波的方法。在实际应用中，正方形和圆形微带天线被广泛使用，因其设计方法和性能稳定。 圆极化天线所具备的共形、轻量、体积小和成本低等特点，使其不仅适用于航天领域，还广泛应用于通信、雷达、电子侦察、干扰等众多电子信息技术中，这一技术的进一步发展将对无线电通信领域的进步产生深远影响。