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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

无线通信系统的快速增长增加了对具有多频带工作频率的天线的需求。在一些应用中需要圆极化天线，来减少由信号和接收天线之间的未对准引起的极化损耗。圆极化辐射可减轻多径失真，并提供发射器和接收器方向的灵活性。

随着现代无线通信系统的发展，天线作为无线通信系统中的发射和接收电磁波的部件，完成电能与电磁波能的相互转换，是无线通信系统前端的关键部件，对通信系统性能的优劣起着至关重要的作用，同时也是制约无线通信系统小型化发展的主要障碍之一。

对天线圆极化的利用，很早就引起了人们的重视，例如雷达利用圆极化天线来实现反云、雨的干扰,飞行体上常用圆极化天线来提高通讯的可靠性。此外，线极化波在传输环境中容易发生极化偏转从而造成衰减，而圆极化波当遇到障碍物时会反向，直射波和反射波会有极化隔离，具有较强的抗干扰能力。相对于线极化天线，圆极化天线有诸多显著的优势，如圆极化天线可以接收任意极化的来波，其辐射波也可由任意极化天线接收；圆极化波入射到对称目标时反射波反旋；圆极化天线的旋向正交性等。因此，圆极化天线广泛应用于通信、雷达、电子侦察、电子干扰以及电子对抗等众多领域中。单个设备在不同工作频带下的多功能要求推动了多频带天线的设计。

国内外研究现状

国内外很多学者已经进行了一些尝试来实现三频带CP天线。P.Nayeri等人使用具有不对称U形槽的堆叠贴片实现双频圆极化天线 [1]；K. Saurav等人设计出双频圆极化腔背交叉偶极天线[2]；W.-T. Hsieh等人设计出用于GPS接收器的双屏圆极化腔背环形缝隙天线[3]；W. Liang等人设计双频圆极化互补天线[4]；X. Rui等人设计出结构简单的双频双感圆偏振方形缝隙天线[5]；刘东海等设计出一种三频圆极化层叠微带天线[6]；张馨倩设计了多频带线极化及圆极化印刷缝隙天线 [7]。

2. 研究的基本内容

设计一种用于三频圆极化辐射的微带馈电方形缝隙天线，由一个L形散热器和对角处有两个矩形条的框架结构组成。L形散热器用于产生三个共振频带，由两块上地面金属片组成，x方向金属片为6.0mm*25.0mm，用来实现中部和下部的cp波，y方向的金属片为7.5mm*7.0mm，用来实现上部的cp波；在x方向的矩形块下添加一个11.0mm*1.0mm的矩形端口；在下地面框架结构中添加两个矩形块以实现圆极化辐射，左上矩形块为20.0mm*8.0mm，右下矩形块为11.0mm*20.0mm，在右下矩形块距离底边10mm处切割出一个1.0mm*3.0mm的缝隙，裂缝主要用于拓宽上部带的轴比带宽并控制表面电流的分布；最终天线在低频带和高频带辐射右旋圆偏振波，在中频带辐射左旋圆偏振波。

利用HFSS软件进行仿真，与参考文献中其他三频带圆极化天线进行比较，不断优化参数，最终实现一个三频段的3dB轴比带宽分别满足35.9%（2.40-3.45GHz），44.0%（4.65-7.27GHz）和6.3%（8.13-8.66GHz），峰值增益大于3.5dBic的三频圆极化天线。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

12月，学习天线的基本参数，如方向图、辐射强度、方向性系数、效率、增益、输入阻抗和天线的极化，更好的理解和掌握天线设计。

1月，学习使用hfss软件，使用软件进行仿真；学习半波偶极子天线的仿真、印刷偶极子天线的仿真、侧馈矩形微带天线的仿真等；

2月，查阅参考文献，完成并提交开题报告和任务书；

4. 参考文献

[1]p.nayeri, k.-f.lee, a.z.elsherbeni, and f.yang,“dual-band circularly polarized antennasusing stacked patches with asymmetric u-slots,” ieee antennas wireless propag.lett., vol. 10, pp. 492–495, 2011.

[2]k. saurav, d. sarkar, and k. vaibhav srivastava, “dual-band circularlypolarized cavity-backed crossed-dipole antennas,” ieee antennas wirelesspropag. lett., vol. 14, pp. 52–55, 2015.

[3]w.-t. hsieh, t.-h. chang, and j.-f. kiang, “dual-band circularly polarizedcavity-backed annular slot antenna for gps receiver,” ieee trans. antennaspropag., vol. 60, no. 4, pp. 2076–2080, apr. 2012.