圆极化波具有抑制雨雾干扰、抗多径反射等优点,圆极化天线可以接收任意线极化的电磁波。圆极化天线广泛应用于射频识别系统、卫星导航、移动通信系统以及各种无线通信设备。圆极化天线的设计方法有很多,各种不同的结构都被加入到圆极化天线的设计当中,其中行波环形结构在圆极化天线的设计中常常可以见到。环形结构天线的理论研究是从上世纪三十年代开始的,对于它的基础原理,工作模式已经进行了很详尽细致的研究。本文基于环形天线经典理论,对环形行波天线进行模式分析,提出了环形天线在偶模模式激励下,非均匀方环行波结构是辐射固有圆极化波的特性的必要条件,并对圆极化环形行波天线的设计方法进行分析。主要工作包括:1.论文从经典环形天线理论出发,对环形行波天线进行模式分析,建立方环天线等效源模型。通过等效源模型分析其电流分布的行波特性,确立边界条件,推导出偶模模式激励下,单波长环形天线的远区辐射电场分布,分析工作原理并推导其设计准则。2.根据等效源模型分析得出的工作原理,通过角馈的方式激发一个波长方环天线的偶模模式,设计出一个结构简单,尺寸为一个波长的理想方环天线。使用HFSS建立天线模型进行数值计算,分析轴比、方向图等主要性能,与理论推导结果对比。提取影响圆极化性能的关键参数,优化设计出性能最优的非均匀环形结构圆极化天线。3.在上述设计的非均匀圆极化环形天线的基础上,本文进一步讨论定向辐射的圆极化天线的设计。设计了两种方案,其一是在上一章节的非均匀方环圆极化天线的背面加一块金属反射板进行组合;其二是改良馈电方式,采用对称振子在环形天线的对角线上差分激励,在天线背面利用一种转换馈电器进行馈电。然后利用商用仿真软件HFSS进行了数值计算,对天线的尺寸进行优化,在此基础上制作了天线实物。最后用Agilent’s 8720ET矢量网络分析仪和Satimo Starlab近场天线测试系统测量了天线的实际辐射性能制作了天线实物,实测结果表明天线圆极化特性趋势明显,很好的验证了环形天线偶模理论的正确性。天线的工作频段为2.35-2.55GHz,具有定向辐射圆极化波的特性。