一种具有弯曲短截线接地面的圆极化环形微带天线制造技术

一种具有弯曲短截线接地面的圆极化环形微带天线，属于天线技术领域。在矩形介质基板的覆铜膜表面设置有同心圆结构、且由沟槽分开的四个圆环贴片(2、4、7、9)，圆环贴片的左右两个边相互垂直；在沟槽内依次设置有尺寸相同的3个矩形贴片和1个加载矩形贴片，圆环贴片(2、4、7、9)构成天线辐射元；圆环贴片(4)和加载矩形贴片构成馈电端口；在覆铜膜表面还设置有环形弯曲短截线作为接地板，其与圆环贴片为同心圆结构，其左右两个边相互垂直；其x轴方向的底边与加载矩形贴片的y轴方向的中线对齐。本发明专利技术天线容易实现左旋和右旋圆极化辐射波的转换，具有较高的回波损耗并且阻抗带宽较宽，具有宽带圆极化特性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有弯曲短截线接地面的圆极化环形微带天线
本专利技术属于天线
，具体涉及一种卫星导航中使用的圆极化微带贴片天线，特别是涉及一种具有弯曲短截线接地面的圆极化环形微带天线。
技术介绍
圆极化(CP)微带天线(CPMA)在卫星导航、射频识别(RFID)以及移动通信领域中具有低剖面的优势，一直是研究的热点。在高速机载通信中，CPMA是共形设计的较优选择；在卫星通信天线的使用上，圆极化微带天线则可以提供比线性极化天线更好的通用性。另外，因为90°相位差双正交模式的激励是很难在很宽的频率范围内实现圆极化，因此具有单一馈电点和低谐振频率的宽带圆极化微带天线的设计就非常具有挑战性。从上个世纪七十年代开始的GPS(GlobalPositioningSystem)，以及后来俄罗斯的GLONASSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)、欧洲的GALILEO以及中国的北斗导航系统，都一致使用了圆极化电磁波来传输信号。圆极化天线也广泛应用于广播电视领域，在减少重影、抗同频干扰和邻频干扰等方面，都发挥了重要的作用。圆极化电磁波可以有效减小多径反射的影响、抑制雨雾等气候引起的去极化效应。因此，圆极化天线能更好地保证通信链路畅通，在现代很多通信系统中，需要圆极化天线作为其发射器和接收器。微带天线实现圆极化工作的方法大致可以总结为三类：单点馈电微扰法，多点正交馈电法和多元法。但对于单点馈电，当尺寸较小时，天线带宽明显较差。张前悦等(张前悦，王光明，李兴成；一种全向圆极化微带天线，现代电子技术，2007(5):101-102)设计了一种圆极化微带天线，但它是利用双层基板。王玉峰等(王玉峰，郭玉春，徐建敏；新型小型化环形缝隙圆极化印刷天线的设计，通信对抗，2010(03):56-59)报道了一种环形缝隙圆极化天线，但其辐射场并非由缝隙环产生。本设计天线在单层基板上，利用环结构直接产生了圆极化辐射场，具有实现方便容差较大的优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构紧凑、尺寸适中、相对阻抗带宽可达20％、相对轴比带宽可达8.7％、中心频点轴比为1.2dB的圆极化性能良好的具有弯曲短截线接地面的圆极化环形微带天线。应用时，该天线的矩形介质基板平行于水平面放置。参见图1，所示矩形介质基板1为单面覆铜的高性能微波介质基板，介电常数为2.0～2.5，其长度为80～100mm、宽度为40～60mm、厚度为0.5～2mm，覆铜膜的厚度为0.02～0.05mm。在矩形介质基板1的覆铜膜表面设置有四个圆环贴片，分别记为第一圆环贴片2、第二圆环贴片4、第三圆环贴片7和第四圆环贴片9；四个圆环贴片为同心圆结构且彼此间由具有一定宽度的沟槽分开；圆环贴片的外环半径为28.8～30.8mm，内环半径为20～22mm，每个圆环贴片的左右两个边相互垂直；第一圆环贴片2与第二圆环贴片4之间、第一圆环贴片2与第四圆环贴片9之间、第三圆环贴片7与第四圆环贴片9之间沟槽的宽度相同，为2.5～3.5mm；在这三个沟槽内依次设置有尺寸相同的第一矩形贴片3、第二矩形贴片8和第三矩形贴片10，矩形贴片的两个长边分别与邻近的圆环贴片相接，使圆环贴片通过矩形贴片相互连通；矩形贴片的长度为2.3～3.3mm，宽度等于沟槽的宽度；第一圆环贴片2、第二圆环贴片4、第三圆环贴片7和第四圆环贴片9构成天线辐射元；在第二圆环贴片4和第三圆环贴片7的沟槽内设置有加载矩形贴片6，其宽度为2.9～3.9mm，长度为5.6～6.6mm；其X轴方向的一条长边与第二圆环贴片4间的距离为4.5～5.5mm，其X轴方向的另一条长边与第三圆环贴片7间的距离为7.3～8.3mm；加载矩形贴片6的X轴方向中点在圆环贴片内外半径的平均值位置处；第三圆环贴片4和加载矩形贴片6构成馈电端口。在矩形介质基板1的覆铜膜表面还设置有环形弯曲短截线5作为接地板，环形弯曲短截线5在四个圆环贴片所围成区域的外侧，其与四个圆环贴片为同心圆结构；外环半径为38～42mm，内环半径为33.8～37.8mm，外弧长为9～11mm，其左右两个边相互垂直；其X轴方向的底边与加载矩形贴片6的y轴方向的中线对齐。所述的圆环形贴片由于采用了贴片加载结构和使用弯曲短截线接地馈电，因此可以有效地扩展天线的工作带宽。本专利技术采用圆环贴片结构作为天线辐射元实现圆极化辐射特性，与现有技术相比较，本专利技术具有以下突出的优点和显著的效果：结构紧凑，容易实现左旋和右旋圆极化辐射波的转换，具有较高的回波损耗并且阻抗带宽较宽，也具有宽带圆极化特性。附图说明图1为本专利技术实施例的矩形介质基板上表面俯视结构示意图。图2为由矢量网络分析仪测得的天线阻抗频率特性曲线图。在图2中，横坐标为频率/GHz，纵坐标为反射系数/dB。图3为在SATIMOStarlab系统中测得的天线在2.4GHz时垂直面上极化图，图中采用极坐标，垂直标度线单位为dB。图4为在SATIMOStarlab系统中测得的天线在2.4GHz时水平面上极化图，图中采用极坐标，垂直标度线单位为dB。具体实施方式实施例1：参见图1，所示矩形介质基板1为单面覆铜的高性能微波介质基板，介电常数为2.2，其长为90mm、宽为50mm、厚为1mm。覆铜膜的厚度为0.035mm。在矩形介质基板1的覆铜膜表面设置有四个圆环贴片，分别记为第一圆环贴片2、第二圆环贴片4、第三圆环贴片7和第四圆环贴片9；四个圆环贴片为同心圆结构且彼此间由具有一定宽度的沟槽分开；圆环贴片的外环半径为29.8mm，内环半径为21mm，每个圆环贴片的左右两个边相互垂直；第一圆环贴片2与第二圆环贴片4之间、第一圆环贴片2与第四圆环贴片9之间、第三圆环贴片7与第四圆环贴片9之间沟槽的宽度相同，为3mm；在这三个沟槽内设置有尺寸相同的第一矩形贴片3、第二矩形贴片8和第三矩形贴片10，矩形贴片的两个长边分别与邻近的圆环贴片相接，使圆环贴片通过矩形贴片相互连通；矩形贴片的长度为2.8mm，宽度等于沟槽的宽度；第一圆环贴片2、第二圆环贴片4、第三圆环贴片7和第四圆环贴片9构成天线辐射元；在第二圆环贴片4和第三圆环贴片7的沟槽内设置有加载矩形贴片6，其宽度为3.4mm，长度为6.1mm；其X轴方向的一条长边与第二圆环贴片4间的距离为5.0mm，其X轴方向的另一条长边与第三圆环贴片7间的距离为7.8mm；加载矩形贴片6的X轴方向中点在圆环贴片内外半径的平均值位置处；第三圆环贴片4和加载矩形贴片6构成馈电端口。在矩形介质基板1的覆铜膜表面还设置有环形弯曲短截线5，环形弯曲短截线5在四个圆环贴片所围成区域的外侧，其与四个圆环贴片为同心圆结构；外环半径为40mm，内环半径为35.8mm，外弧长为10mm，其左右两个边相互垂直；其X轴方向的底边与加载矩形贴片6的y轴方向的中线对齐。图2是天线阻抗频率特性曲线图，由图2所示，该天线–10dB的阻抗带宽范围为2.2～2.68GHz(相对带宽为20％)。图3是天线在2.4GHz时竖直面上的极化方向图，由图3所示，该天线为右旋圆极化，曲线a是2.4GHz时右旋圆极化增益，曲线b是2.4GHz圆左旋极化增益。图4为天线在2.4GHz时水平平面上的极化方向图，由图4所示，该天线为右旋圆极化，曲线a是2.4G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有弯曲短截线接地面的圆极化环形微带天线，其特征在于：在矩形介质基板(1)的覆铜膜表面设置有四个圆环贴片，分别记为第一圆环贴片(2)、第二圆环贴片(4)、第三圆环贴片(7)和第四圆环贴片(9)；四个圆环贴片为同心圆结构且彼此间由具有一定宽度的沟槽分开，每个圆环贴片的左右两个边相互垂直；第一圆环贴片(2)与第二圆环贴片(4)之间、第一圆环贴片(2)与第四圆环贴片(9)之间、第三圆环贴片(7)与第四圆环贴片(9)之间沟槽的宽度相同；在这三个沟槽内依次设置有尺寸相同的第一矩形贴片(3)、第二矩形贴片(8)和第三矩形贴片(10)，每个矩形贴片的两个长边分别与邻近的圆环贴片相接，使圆环贴片通过矩形贴片相互连通；矩形贴片的宽度等于沟槽的宽度；第一圆环贴片(2)、第二圆环贴片(4)、第三圆环贴片(7)和第四圆环贴片(9)构成天线辐射元；在第二圆环贴片(4)和第三圆环贴片(7)的沟槽内设置有加载矩形贴片(6)，其X轴方向中点在圆环贴片内外半径的平均值位置处；第三圆环贴片(4)和加载矩形贴片(6)构成馈电端口；在矩形介质基板(1)的覆铜膜表面设置有环形弯曲短截线(5)作为接地板，环形弯曲短截线(5)在四个圆环贴片所围成区域的外侧，其与四个圆环贴片为同心圆结构，其左右两个边相互垂直；其X轴方向的底边与加载矩形贴片(6)的y轴方向的中线对齐。...

【技术特征摘要】
1.一种具有弯曲短截线接地面的圆极化环形微带天线，其特征在于：在矩形介质基板(1)的覆铜膜表面设置有四个圆环贴片，分别记为第一圆环贴片(2)、第二圆环贴片(4)、第三圆环贴片(7)和第四圆环贴片(9)；四个圆环贴片为同心圆结构且彼此间由具有一定宽度的沟槽分开，每个圆环贴片的左右两个边相互垂直；第一圆环贴片(2)与第二圆环贴片(4)之间、第一圆环贴片(2)与第四圆环贴片(9)之间、第三圆环贴片(7)与第四圆环贴片(9)之间沟槽的宽度相同；在这三个沟槽内依次设置有尺寸相同的第一矩形贴片(3)、第二矩形贴片(8)和第三矩形贴片(10)，每个矩形贴片的两个长边分别与邻近的圆环贴片相接，使圆环贴片通过矩形贴片相互连通；矩形贴片的宽度等于沟槽的宽度；第一圆环贴片(2)、第二圆环贴片(4)、第三圆环贴片(7)和第四圆环贴片(9)构成天线辐射元；在第二圆环贴片(4)和第三圆环贴片(7)的沟槽内设置有加载矩形贴片(6)，其X轴方向中点在圆环贴片内外半径的平均值位置处；第三圆环贴片(4)和加载矩形贴片(6)构成馈电端口；在矩形介质基板(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德辉，王宝续，李伟文，李秋浩，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22