基于铁氧体材料的可调控的圆极化天线制造技术

本申请涉及一种基于铁氧体材料的可调控的圆极化天线。所述天线包括：上下层叠的上层介质基板和下层介质基板，上层介质基板和下层介质基板为等尺寸的六面体，上层介质基板中心嵌入等高度的铁氧材料圆柱体，铁氧材料圆柱体上规则排布由椭圆寄生贴片和圆形金属贴片组成的带宽拓展单元，下层介质基板底部还设置有电磁铁，上层介质基板和下层介质基板中间还设置有为带宽拓展单元进行馈电的临近耦合馈电线。采用本方法能够实现圆极化天线宽带宽、功能多样性等效果。

Tunable circularly polarized antenna based on ferrite

【技术实现步骤摘要】
基于铁氧体材料的可调控的圆极化天线
本申请涉及通讯
，特别是涉及一种基于铁氧体材料的可调控的圆极化天线。
技术介绍
现代通信系统的发展离不开天线技术的发展，天线在发射和接收电磁波的过程中起的十分重要的作用，天线的性能优劣将直接影响到通信系统的品质，所以人们对天线的要求也随之越来越高。如，从单一的线极化天线到双极化天线再到圆极化天线。同时，天线的可调控和可重构也纷纷得到了人们的关注。在众多天线中，微带天线以其体积小、重量轻、成本低等特点，在无线通信领域得到了广泛的应用。微带天线通常的结构是将一层导体薄层贴片加载在介质基板上，介质基板的另一侧一般添加导体作为接地板使用。微带天线的馈电方式通常有两种：同轴馈电和微带线馈电，天线的辐射场一般由贴片的周围与接地板之间的缝隙产生。对于线极化天线，频率变化能直观的反映在阻抗的变化中，所以天线带宽通常是指天线的阻抗带宽。对于圆极化微带天线，轴比带宽一般远小于阻抗带宽，这是由于频率的改变会使得天线的轴比产生剧烈变化，从而使得天线的轴比带宽剧烈变化，所以圆极化天线的轴比带宽比阻抗带宽更有说服力。在圆极化天线方面，近年来的研究成果主要集中于微带天线的多种圆极化调控方式设计领域，这方面的文献和产品占了较大比例。例如，改进折叠导电墙结构的宽波束圆极化微带天线、倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线、生成轨道角动量的圆极化螺母型贴片天线等。除此之外，在圆极化天线的实现方面，还有多种形式可以设计和应用，主要包括圆波导喇叭天线及波纹喇叭、加脊喇叭等多种变形设计，还有阿基米德螺旋、等角螺旋、线绕螺旋等多种旋转形结构的天线设计方案，以及其他一些侧重点各有不同的新结构和新形式。代表性的有：圆极化透镜天线、一种Z形宽频带圆极化天线、小型圆极化单臂螺旋喇叭天线、共面波导馈电的圆极化与变极化天线等。上述微带天线具有阻抗带宽窄、增益低、效率低等缺点；且对于铁氧体材料来说，钻孔难度过大，很难是用同轴馈电对天线进行馈电，传统线天线功能少、占用面积大、性能单一等缺点
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决带宽窄、功能单一等问题的基于铁氧体材料的可调控的圆极化天线。一种基于铁氧体材料的可调控的圆极化天线，所述天线包括：上下层叠的上层介质基板和下层介质基板；所述上层介质基板和所述下层介质基板均为六面体，且所述上层介质基板和所述下层介质基板的长尺寸和宽尺寸相等；所述上层介质基板中心嵌入等高度的铁氧材料圆柱体，所述铁氧材料圆柱体上规则排布由椭圆寄生贴片和圆形金属贴片组成的带宽拓展单元；所述下层介质基板底部还设置有电磁铁，所述上层介质基板和下层介质基板中间还设置有为所述带宽拓展单元进行馈电的临近耦合馈电线。在其中一个实施例中，还包括：所述带宽拓展单元包括：一个圆形金属贴片和四个椭圆寄生贴片；所述圆形金属贴片设置在所述铁氧材料圆柱体的中心位置；所述四个椭圆寄生贴片的长轴与X轴的夹角分别为45°、135°、225°、315°；所述X轴为以圆形金属贴片的圆形为坐标原点、圆形金属贴片所在平面建立的XY坐标系中的X轴。在其中一个实施例中，还包括：所述电磁铁为可变磁性电磁铁。在其中一个实施例中，还包括：所述六面体为两面为正方形的四棱柱，所述正方形的边长大于四棱柱的高度。在其中一个实施例中，还包括：所述电磁铁的磁场方向垂直于所述椭圆寄生贴片所在平面。在其中一个实施例中，还包括：所述上层介质基板为RO3010介质基板，所述下层介质基板为RT/D5880介质基板。上述基于铁氧体材料的可调控的圆极化天线，采用的是层叠式天线与椭圆寄生贴片相结合，不仅保持了天线的低剖面，而且还拓宽的天线的带宽，增加了天线的增益，合理的解决了微带天线增益低、带宽窄、功率低等缺点。且本专利技术使用的上层介质基板中嵌入铁氧材料圆柱体，这样设计的优点，其一是因为铁氧体材料具有在外加磁场的作用下，它的磁导率是呈现各向异性的，无外加磁场时，它的磁导率是呈各向同性的特点，天线的性能可以通过对外加磁场的调控来进行调控；其二是因为层叠式天线的性能相比于下层介质基板，它受上层介质基板的影响会大一点，利用层叠式天线性能的对上层介质基板材料的参数的敏感度，可以更容易对天线的性能进行调控。所以设计出来的天线通过外加磁场的改变可实现多种不同天线的性能，适应了现代天线向可重构、可调控天线的发展趋势。为了有更好的轴比带宽，本专利技术使用的是将铁氧体材料作为上层介质基板的嵌入式材料，目的是为了保证天线的回波损耗特性和阻抗带宽基本不变的前提下，使天线有更好的圆极化效果。同时为了保证原有的圆极化效果，所以嵌入的铁氧体材料的形状为圆柱体，圆柱体的高度与上层介质基板的高度保持一致，所有的寄生贴片和金属贴片都位于圆柱体的上方，目的是为了嵌入的铁氧体不会对天线的回波损耗特性和阻抗带宽产生过大的影响。且选择用铁氧体作为嵌入式材料而非用铁氧体材料作为整个层叠式天线的介质基板的原因有一下几点：其一是因为单纯的把铁氧体材料作为天线的整个上层基板的话，天线的圆极化效果不如嵌入的好；其二是因为铁氧体材料的密度比较大，减小运用铁氧体材料的体积可以有效地减小天线的重量，使得单元天线在以后制作阵列天线的可移动性得到了很大的提升。附图说明图1为一个实施例中基于铁氧体材料的可调控的圆极化天线的示意性结构图；图2为一个实施例中上层介质基板和下层介质基板的上下层叠方式的示意性结构图；图3为一个实施例中上层介质基板的示意性结构图；图4为一个实施例中电磁铁电路的示意性结构图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于铁氧体材料的可调控的圆极化天线的示意性结构图，天线包括上下层叠的上层介质基板100和下层介质基板200，上层介质基板100和下层介质基板200均为六面体，且上层介质基板100和下层介质基板200的长尺寸和宽尺寸相等，高度可以不同，例如上层介质基板100的高可以选择1mm，下层介质基板200的高可以选择0.8mm，从而实现上下层叠。上层介质基板100中心嵌入等高度的铁氧材料圆柱体110，铁氧材料圆柱体110上规则排布由椭圆寄生贴片121和圆形金属贴片122组成的带宽拓展单元，其中带宽拓展单元中可以设置多个椭圆寄生贴片121和一个对应的圆形金属贴片122，规则排布指的是以圆形金属贴片122中心，多个椭圆寄生贴片121采用规则排布的的方式进行排列，规则排布指的是等距离、等角度等。下层介质基板200底部还设置有电磁铁200，上层介质基板100和下层介质基板200中间还设置有为带宽拓展单元进行馈电的临近耦合馈电线300。上述基于铁氧体材料的可调控的圆极化天线，采用的是层叠式天线与椭圆寄生贴片相结合，不仅保持了天线的低剖面，而且还拓宽的天线的带宽，增加了天线的增益，合理的解决了微带天线增益本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于铁氧体材料的可调控的圆极化天线，所述天线包括：/n上下层叠的上层介质基板和下层介质基板；所述上层介质基板和所述下层介质基板均为六面体，且所述上层介质基板和所述下层介质基板的长尺寸和宽尺寸相等；/n所述上层介质基板中心嵌入等高度的铁氧材料圆柱体，所述铁氧材料圆柱体上规则排布由椭圆寄生贴片和圆形金属贴片组成的带宽拓展单元；/n所述下层介质基板底部还设置有电磁铁，所述上层介质基板和下层介质基板中间还设置有为所述带宽拓展单元进行馈电的临近耦合馈电线。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于铁氧体材料的可调控的圆极化天线，所述天线包括：
上下层叠的上层介质基板和下层介质基板；所述上层介质基板和所述下层介质基板均为六面体，且所述上层介质基板和所述下层介质基板的长尺寸和宽尺寸相等；
所述上层介质基板中心嵌入等高度的铁氧材料圆柱体，所述铁氧材料圆柱体上规则排布由椭圆寄生贴片和圆形金属贴片组成的带宽拓展单元；
所述下层介质基板底部还设置有电磁铁，所述上层介质基板和下层介质基板中间还设置有为所述带宽拓展单元进行馈电的临近耦合馈电线。


2.根据权利要求1所述的圆极化天线，其特征在于，所述带宽拓展单元包括：一个圆形金属贴片和四个椭圆寄生贴片；
所述圆形金属贴片设置在所述铁氧材料圆柱体的中心位置；
所述四个椭圆寄生贴片的长轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：李高升，陈攀，蒋建辉，冯杨，潘少鹏，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43