是开路电路，该开路电路的两端分别与领 结型电偶极子的两端相连接。该领结型电偶极子与该接地面508a平行，并且与该半环面垂 直。如果该天线处于自由空间中，该领结型电偶极子的长度和高度分别为自由空间波长的 一半和四分之一。通过对该领结型电偶极子和半环进行串联馈电的激发能够发生在该半环 的两个接地点处。通过切换该领结型电偶极子双臂的方向，能够使天线500a的极化在左旋 圆极化（LHC巧和右旋圆极化（RHCP)之间进行改变。
[0048] 参见图5b，其是示出了示例性的高性能圆极化天线50化的实际设计的第一侧面 示意图。图化所示的圆极化天线50化由接地面508b、半环50化W及领结型电偶极子（图 中未示出）组成。该半环50化W及该领结型电偶极子可分别刻蚀在两个PCB板50化之 上。该接地面508b为比波长更长的传导面，其连接到发射机的接地线，充当无线电波的反 射面。该接地面508b反射器具有多种尺寸规格，包括但不限于平面、角形或球面。该铜层的 半环502b垂直于该接地面508b。该半环还可通过SMA连接器504b连接到该接地面508b。 该半环50化的中上部是开路电路，该开路电路的两端分别与领结型电偶极子的两端相连 接。该领结型电偶极子与该接地面508a平行，并且与该半环50化面垂直。如果该天线处于 自由空间中，该领结型电偶极子的长度和高度分别为自由空间波长的一半和四分之一。该 领结型电偶极子和半环能够在该半环50化的两个接地点处通过串联馈电来激发。通过切 换该领结型电偶极子双臂的方向，能够使天线50化的极化在左旋圆极化（LH(P)和右^旋 圆极化（RHC巧之间进行切换。
[0049] 参见图5c，其是根据一实施例示出的高性能圆极化天线50化的实际设计的第二 侧面示意图。图5c所示的圆极化天线500c由接地面508c、半环（图中未示出）W及领结 型电偶极子502c组成。该半环50化W及该领结型电偶极子可分别刻蚀在两个PCB板50化 之上。该接地面508c为比波长更长的传导面，其连接到发射机的接地线，充当无线电波的 反射面。该接地面508c反射器具有多种尺寸规格，包括但不限于平面、角形或球面。该铜 层的半环垂直于该接地面508c。该半环还可通过SMA连接器504c连接到该接地面508c。 该半环的中上部是开路电路，该开路电路的两端分别与领结型电偶极子502c的两端相连 接。该领结型电偶极子502c与该接地面508c平行，并且与该半环面垂直。如果该天线处 于自由空间中，该领结型电偶极子502c的长度和高度分别为自由空间波长的一半和四分 之一。通过对该领结型电偶极子和半环进行串联馈电的激发能够发生在该半环的两个接地 点处。通过切换该领结型电偶极子502c双臂的方向，能够使该天线500c的极化在左旋圆 极化（LHC巧和右旋圆极化（RHCP)之间进行改变。
[0050] 图6-10是基于实际设计的图示。在一个实施例中，实际设计可具有5. 8GHz的中屯、 工作频率。该半环和领结型电偶极子可印制在两个正交的PCB板之上，并可具有通过至该 半环的接地上的两个孔而馈送的差分信号。在该特殊设计中，可对该电偶极子和半环进行 串联馈电。整个结构180°旋转对称。图6描述的是宽边（在Z轴方向上福射）轴比（AR)。 AR<3地的带宽从5. 25GHz到6. 50GHz或相对带宽21. 3%。圆极化场由两个幅度相等、相位 差90度的正交电场分量组成。较大的分量与较小的分量之比称为轴比（AR)。理想情况下， 如果分量大小相等，则轴比值为1(或0地）。实际上，在全频段范围内，圆极化天线不可能 达到完美的圆极化（AR=O地）。通常要求轴比值低于3地，对应的频率范围被称为天线的 3地轴比带宽。
[0051] 图7中对应的-10地差分反射系数（Sddl1)阻抗带宽为5. 16GHZ-7. 78GHz或 40.5%。该差分反射系数描述的是回波损耗。0地的反射功率是指百分之百的功率全部被 反射了，而-10地的反射功率是指只有百分之十的功率被反射了。对于圆极化天线而言，其 总带宽通常取决于轴比的重叠带宽和阻抗带宽。
[0052]福射方向图是指天线的无线电波强度的方向（角度）依赖性。例如，全向福射方 向图向垂直于天线的所有方向福射的功率相等。功率随与天线轴的夹角的不同而变化，在 天线轴上的功率为零。运阐明了一个一般性原理，即：如果天线的形状是对称的，则其福射 方向图也具有相同的对称性。因此，在图8和图9中，XZ平面和YZ平面的福射方向图的频 率为5. 8GHz。图8和图9显示，天线是LHCP，并且福射方向图是对称的。宽边增益也称为 功率增益，在图10中表示。图10显示了轴比带宽范围在5. 25GHz到6. 50GHz之间时，理想 的天线增益大小在7地i-8地i之间。
[0053]关于本公开上述实施例的描述（包括对摘要内容的描述）是不详尽的，也不会限 制实施例的明确的公开形式。相关领域的技术人员应认识到，本公开中所描述的具体实施 方式和实施例是为了说明本公开的目的，在运些实施方式和实施例的范围内所做的修改也 是合适的。
[0054]在运方面，结合各个实施例和相应附图对本公开的主题进行了说明，在适用情况 下，应当理解的是，其他类似实施例也是可W使用的，在不脱离其范围的前提下，还可W对 运些实施例的内容进行修改或添加，W执行与本公开主题相同的、相似的、选择性的或替代 性的功能。因此，本公开主题应不限于本文中所描述的单个实施例，应被视为符合下面所附 的权利要求。
【主权项】
1. 一种装置，包括： 与接地面垂直的半环，其中，所述半环包括一开路电路，所述开路电路包括第一半环端 和第二半环端； 平行于所述接地面且垂直于所述半环面的电偶极子，其中，所述第一半环端与所述电 偶极子的第一端连接，所述第二半环端与所述电偶极子的第二端连接。2. 根据权利要求1所述的装置，其中所述电偶极子包括约为自由空间波长一半的长 度。3. 根据权利要求1所述的装置，其中所述电偶极子包括约为自由空间波长四分之一的 高度。4. 根据权利要求1所述的装置，其中所述电偶极子为以领结结构设置的领结型电偶极 子。5. 根据权利要求1所述的装置，其中所述半环包括弧形形状。6. 根据权利要求1所述的装置，其中所述半环包括矩形形状。7. 根据权利要求1所述的装置，其中所述接地面是平坦的或大致为平坦的。8. 根据权利要求1所述的装置，其中所述接地包括角形反射器。9. 根据权利要求1所述的装置，其中所述半环和电偶极子为并联馈电。10. 根据权利要求1所述的装置，其中所述半环和电偶极子为串联馈电。11. 一种方法，包括： 产生形成沿着一器件的第一电偶极子的第一电偶极子电流； 产生形成所述第一电偶极子电流关于所述器件的接地面的镜像，其中，所述第一电偶 极子电流与所述第一电偶极子电流的镜像具有相同或大致相同的幅度及相反的相位； 产生形成沿着所述器件的磁偶极子的磁流，其中，所述磁流与所述第一电偶极子电流 在相位上是相同的，以便辐射产生圆极化的远区场。12. 根据权利要求11所述的方法，其中所述方法还包括： 调节所述第一电偶极子电流和所述第一电偶极子电流电流的镜像的相同或大致相同 的幅度；以及调节所述磁偶极子磁流的幅度。13. 根据权利要求11所述的方法，其中所述方法还包括： 反转所述第一电偶极子的朝向，以便改变天线的极化方式。14. 根据权利要求11所述的装置，其中所述电偶极子的长度包括约为自由空间波长一 半的长度。15. 根据权利要求11所述的装置，其中所述电偶极子包括约为自由空间波长四分之一 的高度。16. -种装置，包括： 印刷在第一印刷电路板PCB上的半环； 印刷在第二PCB上的电偶极子，其中，所述第一 PCB与所述第二PCB的平面互相交叉； 以及 连接器，用于通过所述装置的接地面连接到所述半环的馈电端。17. 根据权利要求16所述的装置，其中所述连接器还包括同轴射频连接器。18. 根据权利要求16所述的装置，其中所述电偶极子还包括铜层。19. 根据权利要求16所述的装置，其中所述半环包括矩形形状。20. 根据权利要求16所述的装置，其中所述半环包括弧形形状。21. 根据权利要求16所述的装置，其中所述半环和电偶极子为并联馈电。22. 根据权利要求16所述的装置，其中所述半环和电偶极子为串联馈电。
【专利摘要】一种高性能圆极化天线，可通过以预定配置采用接地面、半环和电偶极子构造而成。与其他单向圆极化天线相比，该圆极化天线具有轴比带宽宽、增益高、结构简单等优点。
【IPC分类】H01Q1/50
【公开号】CN105140642
【申请号】CN201510274828
【发明人】薛泉, 廖绍伟, 吴鹏
【申请人】香港城市大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年5月26日
【公告号】US20150349435