1 引言

無線通信基站和移動終端均需要全向天線以保持與不同方位的目標進行通信。圓極化天線可以保證信號傳輸的穩定性。因此目前已有不少關于全向圓極化天線的研究，參考文獻^[1]-[2]均采用了環偶極子模型，這些設計結構簡單，但尺寸相對較大，帶寬最大為7.4%^[2]；參考文獻^[3]-[4]采用了微帶天線來實現全向圓極化輻射，此類天線具有低剖面的優點，但作為諧波天線，帶寬很窄；參考文獻^[5]利用圓極化器來實現全向圓極化輻射，但結構相對復雜，且不易實現寬帶。所有這些設計的共同問題均是帶寬不足，這成為制約全向圓極化天線廣泛應用的主要因素。

參考文獻^[7]提出的圓極化矩形環天線具有~50%的圓極化帶寬。本設計通過將印制有四個相同寬帶圓極化矩形環天線的柔性介質板卷曲成空心介質柱來實現寬帶全向圓極化輻射。設計寬帶巴倫結構對其饋電以滿足2GHz附近的移動通信需要。

2 天線結構

天線結構如圖1（a）所示，四個寬帶圓極化矩形環天線印制在柔性介質板上，并將其彎曲成柱形以實現水平面上的全向輻射。單個輻射單元結構如圖1（b）所示，通過在主輻射環長邊上開縫激勵起行波，從而實現較寬頻帶內的圓極化輻射。同時在內部添加兩個開縫的寄生矩形環，來進一步增加帶寬。通過在空心介質柱中插入金屬反射柱來改善天線的圓極化性能。金屬反射柱中部留有空隙（g₁）用來放置寬帶巴倫結構（如圖1（a）所示）。

(a) (b)

(c)

圖1 寬帶全向圓極化天線仿真模型 (a)天線結構
(b)單元結構 (c)俯視圖

寬帶巴倫結構如圖1（c）所示，由于微帶線-縫隙耦合可保證在很寬的頻段內實現阻抗匹配，本饋電結構正是基于此，利用介質板兩側微帶線和縫隙之間的耦合來實現寬頻段內的阻抗匹配，通過調整縫隙長度sl和微帶線長度l5使其阻抗匹配達到最佳。

圖1中各參數尺寸如表1所示。此外，主輻射環和寄生環線寬分別為6mm和3mm，環上縫隙寬度分別為3mm和1.5mm。金屬反射柱厚度為1.5mm。論文中所提到的軸比為水平面上的平均軸比，它是取水平面上均勻24個點的軸比平均值。此天線輻射左旋圓極化波，可以通過改變環上縫隙位置來改變其極化旋向。

表1 圖1中各參數尺寸