本发明专利技术公开了一种宽波束宽度小尺寸的圆极化天线，它包括方形贴片，其上设有两个相互正交的终端开路的刻槽，贴片通过一同轴线固定在一方形的接地反射面上。反射面上有四个终端开路的短路柱状物，从而减少了反射面的尺寸。本发明专利技术使用单馈电技术来激发两个正交刻槽工作在圆极化模式下。本发明专利技术的阻抗带宽达到19%（驻波比小于2），3dB轴比带宽达到3.8%。在轴比带宽内，它的3dB波束宽度达到101.4°±1.4°，增益达到5.76dBi±0.18dBi。具有天线尺寸紧凑，重量轻，造价低，制作容易，尤其是具有阻抗带宽好、辐射波束非常宽、高增益的优点，可以广泛用于卫星通信和交通导航。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及圆极化天线，尤其是涉及一种宽波束宽度小尺寸的圆极化天线。
技术介绍
近年来，雷达、全球定位系统、蜂窝通信等无线电通信技术发展迅猛。对无线电通信持续增长的需求使越来越多的研究者投入到无线电通信系统的创新开发之中。在无线电通信系统中，天线是一个核心元件。和线极化天线相比，圆极化天线具有更宽的接收和发射方位角，更好的移动性，以及更好的天气适应性等优点，所以被更广泛地应用在无线电通信当中。卫星通讯要求圆极化天线具有宽视场角，一些特殊的设备甚至要求圆极化天线的波束宽度达到100°以上。同时，圆极化天线还必须具有高增益以及在正负10°的范围内都以圆极化方式工作(低轴比)。由于大部分卫星系统要求重量轻、尺寸紧凑、成本低以及容易实现量产，所以和其它圆极化天线相比，贴片天线特别适合与卫星通信。通常，圆极化天线可以划分为两种类型一种是单馈电形式的圆极化天线，另一种是双馈电形式的圆极化天线。单馈电天线的结构相对简单，因为它不需要外部馈电网络来提供两个正交振荡模。然而，传统的单馈电天线的轴比带宽非常窄(1%或者更小)。提高轴比带宽的方法之一是在辐射器上面添加刻槽。Ka-Lam Lau, Hang Wong and Kwai-Man Luk, ￠: ((A full-wavelength circularly polarized slot antenna)) Cf1J IEEE Trans. Antennas Propagat. ,vol. 54，no. 1，pp. 741-743，Feb. 2006)提出用正交刻槽来达到超过 5% 的轴比带宽和IldBi的增益，但是其天线尺寸过大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术中的缺陷提出一种能实现更大的尺寸缩小幅度且产生非常宽的宽波束宽度小尺寸的圆极化天线。本专利技术所要进一步解决的技术问题是克服上述现有技术中单馈电圆极化天线轴比带宽非常窄的缺陷，提出一种轴比带宽比较宽的圆极化天线。本专利技术的技术问题是这样加以解决的一种宽波束宽度小尺寸的圆极化天线，包括接地反射面、介电质基板、覆盖于介电质基板一侧的金属贴片、一连接接地反射面和金属贴片的同轴线；所述方形金属贴片上设有两个呈正交分布的终端开路的刻槽。上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述接地反射面为方形接地反射面， 所述金属贴片为方形金属贴片。上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述介电质基板的相对介电常数为 2. 33，尺寸为0.316 λ X0. 316 λ，其中λ为天线工作波长。上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述方形金属贴片刻槽的长度为 0.316λ，两个呈正交分布的所述刻槽将金属贴片以正交点为中心按顺时针方向分割为第一矩形贴片、第二矩形贴片、第三矩形贴片和第四矩形贴片，其中第一矩形贴片和第四矩形贴片的尺寸相同，均为0.020 λ X0. 156 λ ；第二矩形贴片和第三矩形贴片C的尺寸相同，均为0.293 λ Χ0. 156 λ，其中λ为天线工作波长。上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述介电质基板的相对介电常数为 2. 33，厚度为1. 57mm，所述方形金属贴片刻槽的宽度为0. 30mm。上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述介电质基板与金属贴片通过所述同轴线支撑于所述接地反射面之上；同轴线的外壳与第二矩形贴片相连接，同轴线的轴线通过一直交铜桥与第四矩形贴片相连接。上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述接地反射面的四个角出各连接有一个终端开路的短路柱状物，柱状物的轴线垂直于接地反射面且与上方的金属贴片的边缘角对齐，短路柱状物的高度小于所述接地反射面与介电质基板的垂直距离。上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述接地反射面的尺寸为 0. 394 λ XO. 394 λ,柱状物的高度为0. 138 λ，其中λ为天线工作波长。上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述接地反射面与介电质基板的垂直距离为0. 143 λ，其中λ为天线工作波长。上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述直交铜桥的短边为1. 00mm，长边为 5. 40mmo上述技术方案中，通过在金属贴片上设刻槽，电流必须绕过金属贴片上的刻槽，这样可以增长电流路径，有效地缩小天线的尺寸，降低工作频率，获得很宽的波束宽度。直交铜桥的作用是正交刻槽的激励源。电流在金属贴片上的流向是依次从第一矩形贴片到第四矩形贴片到第三矩形贴片再到第二矩形贴片，和右旋圆极化波的方向一致。所述柱状物就像是接地反射面在垂直方向上的延伸，电流在上面的流向同样遵循逆时针方向，从而产生了另一个右旋圆极化波，大大提高了天线的波束宽度。所述介电质基板的厚度为1.57mm，相对介电常数为2. 33，并非高值，却使天线能保持约3. 8%的轴比带宽，大于一般单馈电天线的1%。总的来说，本专利技术与现有技术相比具有如下优点本专利技术通过在金属贴片上设置正交刻槽和直交铜桥，在发射面上设置柱状延伸物，获得很宽的波束宽度，兼顾使天线保持很小的尺寸以及较宽的轴比带宽。具有天线尺寸紧凑，重量轻，造价低，制作容易，尤其是具有阻抗带宽好、辐射波束非常宽、高增益等优点，可以广泛用于卫星通信和交通导航。附图说明图1是具体实施方式中宽波束宽度小尺寸的圆极化天线的立体视图。图2是具体实施方式中宽波束宽度小尺寸的圆极化天线的俯视图。图3是圆极化天线在3. 9GHz工作频率下的仿真辐射方向性图。图4是圆极化天线在3. 9GHz工作频率下去掉短路柱状物后的仿真辐射方向性图。图5是圆极化天线在3. 9GHz工作频率下去掉短路柱状物并加上四个侧壁后的仿真辐射方向性图。图6是圆极化天线的驻波比和增益随工作频率变化而变化的仿真和实物测量函数图。图7是圆极化天线的轴比随工作频率变化而变化的仿真和实物测量函数图。图fe是圆极化天线在3. 87GHz工作频率下的仿真测量辐射方向性图。图8b是圆极化天线在3. 87GHz工作频率下的实物测量辐射方向性图。图8c是圆极化天线在3. 9GHz工作频率下的仿真测量辐射方向性图。图8d是圆极化天线在3. 9GHz工作频率下的实物测量辐射方向性图。图8e是圆极化天线在3. 93GHz工作频率下的仿真测量辐射方向性图。图8f是圆极化天线在3. 93GHz工作频率下的实物测量辐射方向性图。图8g是圆极化天线在3. 96GHz工作频率下的仿真测量辐射方向性图。图他是圆极化天线在3. 96GHz工作频率下的实物测量辐射方向性图。图8i是圆极化天线在3. 99GHz工作频率下的仿真测量辐射方向性图。图8j是圆极化天线在3. 99GHz工作频率下的实物测量辐射方向性图。具体实施例方式下面结合附图并结合具体实施方式以及仿真和实物测量结果对本专利技术作进一步说明。如图1、图2所示，一种宽波束宽度小尺寸的圆极化天线，是一个金属贴片天线和反射面的组合，两者通过同轴馈电线连接，所述圆极化天线包括介电质基板以及覆盖于其上的金属贴片1、接地反射面4、一连接金属贴片和反射面的同轴线6。所述介电质基板的厚度为Tsub=L 57mm，相对介电常数为2. 33。所述方形金属贴片1的尺寸为I^xP=O. 316 λ χΟ. 316 λ，其上有一对正交刻槽2，刻槽的宽度为G=O. 02mm，该对正交本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种宽波束宽度小尺寸的圆极化天线，其特征在于包括接地反射面、介电质基板、覆盖于介电质基板一侧的金属贴片、一连接接地反射面和金属贴片的同轴线；所述方形金属贴片上设有两个呈正交分布的终端开路的刻槽。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴壁群，
申请(专利权)人：广东博纬通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：81
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