微带贴片天线的极化形式主要取决于其物理结构和馈电方式，常见的极化类型包括线极化、圆极化和椭圆极化。以下是具体分类及实现方法：

1. 线极化（Linear Polarization）

定义：电场矢量在固定方向上振动，随时间变化仅幅度改变，方向不变。
特点：结构简单、设计容易，是微带贴片天线最基础的极化形式。
实现方法：

• 单馈点矩形贴片：
  • 馈电点位于贴片边缘中心（如矩形贴片的长边中点），激发主模（TM₁₀模），产生沿长边方向的线极化。
  • 例如：Wi-Fi路由器中的2.4GHz天线常采用此设计。
• 对称结构贴片：
  • 圆形或正方形贴片通过单馈点激励时，也可产生线极化（如正方形贴片的对角线方向）。

应用场景：

• 对极化方向要求不严格的场景（如广播、简单无线通信）。

2. 圆极化（Circular Polarization）

定义：电场矢量端点在垂直于传播方向的平面上做匀速圆周运动，幅度恒定，方向随时间旋转。
特点：可接收任意方向的线极化波，抗多径效应强，适用于移动通信和卫星通信。
实现方法：

• 单馈点法：
  • 切角或开槽：在矩形贴片的一角切去等腰直角三角形，或开L形槽，破坏对称性，激发两个正交简并模（如TM₁₀和TM₀₁），通过相位差90°实现圆极化。
  • 优点：结构简单，无需额外电路。
  • 缺点：带宽较窄，对加工误差敏感。
• 双馈点法：
  • 正交馈电：使用两个馈电点分别激励两个正交模（如矩形贴片的长边和宽边中点），通过功分器和移相器（如90°电桥）使两路信号相位差90°。
  • 优点：带宽较宽，轴比（AR）性能稳定。
  • 缺点：需要额外馈电网络，增加复杂度。
• 多片法：
  • 层叠贴片：将两个线极化贴片垂直堆叠，通过耦合或直接馈电实现圆极化。
  • 应用：高精度卫星导航（如GPS天线）。

应用场景：

• 卫星通信（如北斗、GPS终端）、移动终端（如手机）、射频识别（RFID）。

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3. 椭圆极化（Elliptical Polarization）

定义：电场矢量端点在垂直于传播方向的平面上做椭圆运动，是线极化和圆极化的中间状态。
特点：通常由设计误差或非理想馈电导致，但也可通过特定设计实现可控椭圆极化。
实现方法：

• 非对称结构：
  • 贴片形状或馈电点位置不对称时，可能激发两个幅度不等或相位差不为90°的正交模，形成椭圆极化。
• 可调极化：
  • 通过加载变容二极管或MEMS开关，动态调整两个正交模的幅度和相位，实现极化可重构（如从线极化切换到圆极化）。

应用场景：

• 抗干扰通信、多输入多输出（MIMO）系统。

极化性能指标

• 轴比（Axial Ratio, AR）：
  • 圆极化天线的轴比定义为长轴与短轴之比，AR≤3dB（即≤1.414:1）时视为圆极化。
  • 轴比带宽是衡量圆极化性能的重要参数。
• 极化纯度：
  • 实际天线可能存在交叉极化（与主极化垂直的分量），需通过优化设计抑制。

设计案例

• GPS圆极化天线：
  • 采用层叠贴片结构，上层贴片切角实现右旋圆极化（RHCP），下层贴片作为寄生辐射器扩展带宽。
• 5G毫米波线极化天线：
  • 矩形贴片通过探针馈电，工作在28GHz频段，用于基站与终端的定向通信。

微带贴片天线的极化设计需根据具体需求（如带宽、轴比、成本）权衡，圆极化因其抗多径优势在移动通信和导航领域应用广泛，而线极化仍占据低成本场景的主流。