一种圆极化天线制造技术

本实用新型专利技术提出一种圆极化天线，包括从上至下依次排布的辐射金属贴片、介质基板和金属地层；辐射金属贴片包括由四个扇形微带片状单元组成一个类圆结构、由两条弧形微带线组成的馈电线结构和微带馈电线；相邻的扇形微带片状单元的交接处开设有矩形槽；四个扇形微带片状单元依次连接，且各单元的夹角为90度，对顶的扇形微带片状单元半径相同，相邻的扇形微带片状单元半径不同；两条弧形微带线通过微带馈电线连接，两条弧形微带线对称分布于类圆结构的两侧；微带馈电线包括第一、二矩形部分，第二矩形部分位于矩形槽内。通过调节扇形的半径，使在贴片上形成两种相互正交的模式电流，激励出圆极化模式。两条弧形微带线联合片状单元产生额外滤波功能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及微波通信系统中使用的天线，特别涉及一种具有滤波功能的圆极化天线。
技术介绍
最近几年，微波通信系统各方面的技术都得到了繁荣的发展。具有多功能的器件，因为其能实现电路的小型化和改善系统的性能而备受大家的关注。在无线通信系统中，天线和带通滤波器是两个相互独立的器件。在大多数的射频系统，无论是发送方还是接收方，带通滤波器通常位于天线的后端，用以滤除额外的信号。在传统的设计方案中，这两个器件通常是通过50欧姆的传输线连接起来的。在我们需要的频段范围内，这两个器件不可能做到完美的匹配。因此，在某个频点，传输线就相当于一个谐振器从而引起了干扰。这段传输线不仅削弱了系统的性能，而且还占据了空间。此外，在天线的设计中，极化的纯净性是一个重要的问题。除了天线本身，任何电子电路都无法消除不理想的交叉极化。一个良好的天线设计应该有能力选择主极化信号和滤除交叉极化。
技术实现思路
本技术的目的在于克服在传统的无线通信系统方案中，天线和滤波器分开设计的不足，而提供一种结构简单、合理且具有滤波功能的圆极化天线。该天线可以同时实现圆极化特性和滤波功能，减小了通信器件的体积，改善了天线的性能。为解决上述技术问题，本技术的技术方案如下：一种圆极化天线，包括从上至下依次排布的辐射金属贴片、介质基板和金属地层；所述辐射金属贴片包括由四个扇形微带片状单元A1、A2、A3、A4组成一个类圆结构、由两条弧形微带线B1、B2组成的馈电线结构和微带馈电线；相邻的扇形微带片状单元的交接处开设有矩形槽；其中四个扇形微带片状单元依次连接，且各扇形微带片状单元的夹角为90度，其中对顶的扇形微带片状单元半径相同，相邻的扇形微带片状单元半径不同；其中馈电线结构中的两条弧形微带线B1、B2通过微带馈电线连接，且两条弧形微带线B1、B2对称分布于类圆结构的两侧；微带馈电线包括第一矩形部分C1和第二矩形部分C2，其中第二矩形部分C2位于矩形槽内。四个相互衔接、夹角为90度的扇形微带片状单元，其具体构造是对顶的两个扇形半径相等，相邻的两个扇形半径不等。从而构造出了一种类圆结构，具有两个不同长度的半径，通过调节半径的长度和它们之间的差值实现圆极化。因为本圆极化天线是通过耦合的方式进行馈电，所以在这个类圆结构中挖了一个矩形槽，用以和微带馈电线进行耦合馈电。在滤波功能当中，这个类圆结构充当二阶谐振器的角色。所述微带馈电线由两部分组成，其中第一矩形部分C1接信号源以激励天线，第二矩形部分C2嵌入类圆结构的矩形槽内形成缝隙耦合馈电。优选地，所述第二矩形部分C2与类圆结构间留有间隙。优选地，所述相邻的扇形微带片状单元A2、A3的交接处开设有矩形槽；所述弧形微带线B1与扇形微带片状单元A2的缝隙距离和弧形微带线B2与扇形微带片状单元A3的缝隙距离都是W5；且两条弧形微带线的宽度都是W4。优选地，所述基板为介质材料，介质材料采用厚度为3mm的旺灵材料，其介电常数为2.2；所述金属地层为铺满良导体的金属地层。本技术公开的天线，可在2.38GHz到2.42GHz频段内实现圆极化特性，轴比小于3dB的带宽约为百分之一点七。S11在2.34GHz到2.53GHz的频段内小于-10dB，带宽约为百分之八；该天线的3db通带范围为2.3GHz到2.6GHz。本技术的有益效果如下：（1）本技术提出了一种具有圆极化特性和滤波功能的天线，将传统的圆极化天线和滤波器件合二为一，非常适合于无线通信系统的应用。（2）实施本技术公开的天线可以通过调节类圆结构的扇形半径R1、R2实现天线的圆极化特性。且该天线具有尺寸小的特点，可实现小型化，易于集成；本天线使用平面微带结构，结构简单，成本低。附图说明图1为本技术实施例侧面结构示意图。图2为本技术实施例第一层上层微带整体结构示意图。图3为本技术实施例表示圆极化特性的参数轴比的仿真和测量结果对比图。图4为本技术实施例在1GHz到4GHz频段范围天线效率的测试结果图。图5为本技术实施例在1GHz到4GHz频段范围天线增益测仿真和测试结果对比图。图6为本技术实施例在1GHz到4GHz频段范围天线S11仿真和测量的结果对比图。图7为本技术实施例在工作频点2.4GHz，X-Z平面，右旋极化辐射模式图和左旋极化辐射模式图仿真和测量结果的对比图。图8为本技术实施例在工作频点2.4GHz，Y-Z平面，右旋极化辐射模式图和左旋极化辐射模式图仿真和测量结果的对比图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本技术的技术方案做进一步的说明。结合图1至图2所示，一种圆极化天线，包括从上至下依次排布的辐射金属贴片101、介质基板102和金属地层103；所述辐射金属贴片101包括由四个扇形微带片状单元A1、A2、A3、A4组成一个类圆结构201、由两条弧形微带线B1、B2组成的馈电线结构202和微带馈电线203；相邻的扇形微带片状单元的交接处开设有矩形槽；其中四个扇形微带片状单元依次连接，且各扇形微带片状单元的夹角为90度，其中对顶的扇形微带片状单元半径相同，相邻的扇形微带片状单元半径不同；其中馈电线结构202中的两条弧形微带线B1、B2通过微带馈电线203连接，且两条弧形微带线B1、B2对称分布于类圆结构201的两侧；微带馈电线203包括第一矩形部分C1和第二矩形部分C2，其中第二矩形部分C2位于矩形槽内。本天线的类圆结构由四个相互衔接、夹角为90度的扇形微带片状单元组成。其中对角的扇形微带片状单元半径相等，相邻扇形微带片状单元的半径不相等。通过调节半径的长度和差值，形成微绕结构，激励出两种相互正交的模式，最终得到圆极化波。在此实施案例中，相邻的扇形微带片状单元半径是R1、R2，其中R1长度是23mm，R2的长度是21.9mm。在此实施案例中，得到的是右旋圆极化模式。该圆极化天线，在滤波功能当中，两条弧形微带线B1、B2组成的馈电线结构202相当于一阶谐振器，类圆结构相当于二阶谐振器。在此实施案例中弧形微带线B1、B2的长度均为20.8mm，宽度是0.8mm，离类圆结构的缝隙距离W5是0.5mm。本技术提出的一种具有滤波功能的圆极化天线，采用耦合馈电的方式进行馈电。因此需在类圆结构中挖出矩形槽，在此实施案例中，矩形槽的宽度W3是1.5mm，长度为5.5mm；是第二矩形部分C2的长度L2和其与类圆结构之间的间隙宽度W6之和。本圆极化天线采用耦合馈电线的方式进行馈电，馈电线由第一矩形部分C1和第二矩形部分C2两部分组成。C1部分的长度L1是7mm，宽度是5mm。C2部分是长度L2是5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆极化天线，其特征在于，包括从上至下依次排布的辐射金属贴片（101）、介质基板（102）和金属地层（103）；所述辐射金属贴片（101）包括由四个扇形微带片状单元A1、A2、A3、A4组成一个类圆结构（201）、由两条弧形微带线B1、B2组成的馈电线结构（202）和微带馈电线（203）；相邻的扇形微带片状单元的交接处开设有矩形槽；其中四个扇形微带片状单元依次连接，且各扇形微带片状单元的夹角为90度，其中对顶的扇形微带片状单元半径相同，相邻的扇形微带片状单元半径不同；其中馈电线结构（202）中的两条弧形微带线B1、B2通过微带馈电线（203）连接，且两条弧形微带线B1、B2对称分布于类圆结构（201）的两侧；微带馈电线（203）包括第一矩形部分C1和第二矩形部分C2，其中第二矩形部分C2位于矩形槽内。

【技术特征摘要】
1.一种圆极化天线，其特征在于，包括从上至下依次排布的辐射金属贴片（101）、介质基板（102）和金属地层（103）；
所述辐射金属贴片（101）包括由四个扇形微带片状单元A1、A2、A3、A4组成一个类圆结构（201）、由两条弧形微带线B1、B2组成的馈电线结构（202）和微带馈电线（203）；相邻的扇形微带片状单元的交接处开设有矩形槽；
其中四个扇形微带片状单元依次连接，且各扇形微带片状单元的夹角为90度，其中对顶的扇形微带片状单元半径相同，相邻的扇形微带片状单元半径不同；
其中馈电线结构（202）中的两条弧形微带线B1、B2通过微带馈电线（203）连接，且两条弧形微带线B1、B2对称...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑少勇，李劭伟，向炳洁，
申请(专利权)人：广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：新型
国别省市：广东;44