Page 38 - 2019-22

橡塑技术与装备（塑料） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (PLASTICS)

1.6 极化特性
天线的极化特性就是指天线在最大辐射方向上的
电磁波极化，即电磁波在其传播过程中电场分量相对
于地面的方向，所反映的是时变电场矢量的幅度大小
和方向随着电磁波传播方向的变化情况。依据电场矢
量端点运动轨迹可以将天线分成线极化、圆极化、椭
圆极化三种极化形式 [10] 。 图 2 微带天线基本结构
线极化分为垂直极化和水平极化。顾名思义，垂 响，其磁流性能理论上一般通过传输线模型进行分析。
直极化就是以地面为参考系它的电场方向垂直于地面， 通常把接地地板、辐射贴片以及介质基板视为开路状
这样的电磁波我们称为垂直极化波 ：水平极化就是它 态的微带传输线。因时变电流在微带传输线终端传输
的电场方向与地面平行，这样的电磁波称为水平极化 的不连续性，则会形成辐射现象。
波。我们都知道大地可以导电，所以当水平极化波信 如图 3 所示的长为 L，宽为 W，厚度为 h(h<<λ) 的矩
号沿着地面传播时会在大地表面产生极化电流，极化 形微带天线。矩形微带天线的长度 L 约为半个工作波
电流因受到大地的阻抗影响产生热从而使信号迅速的 长，电磁波在矩形微带天线内以驻波形式存在，在 W
衰减，但是垂直极化波就不会在大地表面产生感应电 边形成波腹，由于介质基板的厚度 h<<λ，故电场沿 h
流，也就可以避免了传输信号的衰减，所以在地表面 方向基本没有变化，则天线工作在 TM10 模式。那么
传输信号一般都不能用水平极化波。 接地板和辐射贴片内的电场分布可以近似表示为 ：
圆极化波可以分解为两个方向正交且幅度相等的 E = E 0 cos π x
z
同频线极化波组成。圆极化波可以分为左旋极化波和 L
微带天线的辐射主要集中在贴片与接地板之间的
右旋极化波。左旋极化就是电场端点运动轨迹反时针
四个窄缝隙产生。等效的面磁流密度为 ：
方向旋转，同理右旋极化波沿顺时针方向旋转。对于   
M = − n E×
椭圆极化来说，线极化和圆极化都是椭圆极化的特例， s
任意一个椭圆极化都可分解为两正交的线极化或者两
正交的圆极化。
互易天线可使发射天线用以作为接受天线。故在
设计中，需将接收、发射天线两者的极化特性予以匹
配，方可使接受天线处也可以接收到来自于发射天线
的辐射信号。

2 微带天线基本原理
2.1 微带天线结构
微带天线作为介质薄板，其厚度相对于读写器信
号波长而言，其值较小。在介质薄板的一面涂覆辐射
金属片，另一面作为接地板，并涂覆金属薄层。由金
属辐射片、接地金属板以及介质基板所组成的工作辐
射贴片如图 2 所示的矩形状。介质基板除了矩形状以
外，还有三角形、圆形以及环形。介质基板可采用低
介质损耗的聚合物，且其介电常数要适中。介质基板 图 3 微带天线的等效磁流分布
的合适选用可使增益以及带宽获得提高，同时使边缘
可以从图 3(a) 所示的 L 边磁流分布看出，在两个
场的辐射增强。
L 边的磁流分布是相同的但每一边磁流分布是反向对
2.2 微带天线辐射原理
称，相互抵消，所以在 L 边上的电磁辐射可以忽略不
辐射贴片的外观形状对其工作原理没有任何的影

·22· 第 45 卷 第 22 期