你在圆极化天线设计中遇到的问题和解决方案

首先post上本人的一些实际问题  
 
最近在做一个圆极化宽频带的天线,用于RFID reader.　由于这个设计是偏应用的，所以没有太多要求，工作频带(应该是vswr bandwidth吧)尽量宽就好．　  
 
我在设计时参考了一些经典天线设计的书籍,比如 broadband microstrip antennas, 于是用了一个比较简单的结构：方形贴片对角线上两角切掉三角形，然后利用单点同轴线馈电．虽然没有进行精确计算，但是利用软件和前人的经验，得到了切角的尺寸和馈电点的大概数据．随后进行了sonnet 仿真并迅速交付生产．仿真和测试结果＂本来＂令人满意，vswr bandwidth 有40-50 MHZ，基于915 MHZ的中心频率已为不错,并且利用network analyzer得到的Smith Chart（图1，随后附上），基本上与书中一致．  
到此时还抱有很高希望，没想到进行 标签阵列 测试 的时候问题来了．  
 
我们自己做了一个9*9的tag array。我的测试方法是，先测一个方向，然后rotate90度，可是只有一个方向能读出81个tag．输出功率已经设置到最大了，扫描时间３秒也是较长了．觉得应该是设计上出了问题－－圆极化不好．后来看了书,意识到很可能AR bandwidth是最重要的,甚至说唯一决定圆极化的参数.可是即便跟sonnet的技术员交谈过,还是不能得到满意的AR 图.  
 
汇总下问题:  
1. 在仿真圆极化的过程中,哪些参数最重要？我本人关注了vswr bandwidth, 就是S11低于-10dB的频带宽度。还有最好match的点的频率。在我的测试中，这两点都令人满意。所以根据结果判断，一定是有些参数忽视了，比如AR bandwidth？  
2. 关系到仿真软件的问题，sonnet中怎么看axial ratio？我得到了几个plot，不过相比较参考书，感觉不像。    
3. 在确定了介质板的厚度，材质后，如何提高频带宽度。我看到有地方说，“The BW of the antenna is limited by its AR and not by its VSWR.” 求探讨。  
4. 在实际测试过程中，比如network analyzer，如何看定性或定量的看圆极化呢？ 
 
因为是实际测试的一些心得，非常详细，烦请大家在此抒发己见，并予以指导。也希望能够引起同行们的一些注意，不要在我犯的错误上再犯。如果我的问题太过简单根本无法引起注意，也请略有耐心，一笑而过即是。  
 

网友回复:

这个是参考书上较好CP的史密斯圆图，我从里面读出了三个信息。也许有很多，但是我指的是圆极化设计中的重要信息：匹配点，VSWR 带宽和圆极化。 
前两者是非常清晰的，在哪个频率点的所有信息一目了然。圆极化的情况 只是一个大概的，定性的，很好的AR是这样的“3’型，次一点的情况是small loop。loop的大小越大，也许是越不好吧。援引书上的话， 
 
"Another way to recognize whether the given dimensions are optimum for the best AR is to look at the impedance plot of the antenna. If there is a kink (extremely small loop) in the impedance plot corresponding to the excitation of the two orthogonal modes, it will yield the best AR at the kink frequency. Instead of a kink, a small loop or the absence of the loop in the impedance plot yields poor AR. 
 
 
诸位有何感想与补充，如有错误，请不吝指正 

网友回复:

再upload我用sonnet得到的远场参数图，截图中有三个曲线，貌似离更理想、直接的AR bandwidth图有差距。

网友回复:

另外的radiation pattern图，我表示略乏力，请指教。

网友回复:

Okay， 关于一楼的 史密斯圆图能否定性看出圆极化的问题 基本上得以解决，后面我会在11楼总结。 

网友回复:

先说我认为可行的解决方案吧，既然你是array，那就好办。 
就算是线极化的单元，只要array设计为圆极化的，那么最后就是圆极化的。 
你可以在array单元的相位上做一点改变，应该能提高你总体的AR，而且带宽会有改善。通常array做圆极化的主要局限是馈电网络造成的相位差。就算有这个相位差，array的带宽一般也有20%左右，能满足你的基本需求。 
4单元的如下所示 

图片:CP.JPG

 

网友回复:

圆极化，肯定就是要求轴比达到一定程度啊。AR。。AR每个方向也都不一样的嘛，比如说你的天线侧射方向AR可以，rotate90deg,端射方向AR未必OK。。

网友回复:

普通的切角实现的圆极化带宽是远小于轴比带宽的，要想实现宽带圆极化，可以使用功分器进行馈电，圆极化带宽会很宽

网友回复:

首先感谢大牛回复. 
很抱歉,貌似是我的表达有歧义,因为我的设计仅仅是一个单一patch.我说的array是标签阵列.9*9的,置于一定的距离,然后进行read测试.由一个软件控制天线发射的功率和扫描时间,然后在软件端看读出的标签个数. 
这种方法私认为可以粗略评估天线的圆极化:先把天线置在一个角度,然后旋转90度再测.我得到的结果是,一个方向总是读出81个,另外一个就不好了,始终是70-80个的样子. 
个人理解就是圆极化的问题,量化的说,就是AR bandwidth不够宽. 
所以,基于我的设计,肯定是天线的一些参数没有调好,如何增大AR 带宽呢？

网友回复:

没错,实际中3dB是可以接受的.援引书上的图,即所谓的AR bandwidth 
虽然我的测试已经足以令我满意,可是老板用买来的圆极化天线做同样测试,得到的就是81和81.很明显,我们的不尽如人意阿,如何改善呢,或者说在仿真阶段应该怎么看AR bandwidth呢？ 

申明：网友回复良莠不齐，仅供参考。如需专业解答，请咨询本站专家，或者学习本站天线设计视频培训课程。