宽波束圆极化天线和阵列天线制造技术

本申请提供一种宽波束圆极化天线和阵列天线。本申请宽波束圆极化天线，包括：位于上方的第一PCB和位于下方的第二PCB，第一PCB和第二PCB之间的距离范围为0.25λ‑0.5λ，第二PCB的边长范围为0.25λ‑0.5λ，λ表示宽波束圆极化天线工作频段对应的波长；其中，第一PCB上设置有圆极化天线；第二PCB上设置有超材料表面结构，超材料表面结构用于增强圆极化天线水平方向的电磁场辐射强度。本申请以更小的宽波束圆极化天线尺寸和简化的天线结构增加天线的波束宽度。

Wide beam circularly polarized antenna and array antenna

【技术实现步骤摘要】
宽波束圆极化天线和阵列天线
本申请涉及通信技术，尤其涉及一种宽波束圆极化天线和阵列天线。
技术介绍
在阵列天线中，阵元最大辐射方向一般在阵列所在平面的法线方向，而偏离最大辐射方向较大角度的阵元的增益明显下降，从而导致整个阵列天线的增益显著降低。如果阵元可产生中心凹陷波束(即马鞍形波束)或者宽角度波束，就可以从根本上解决宽角度阵列天线扫描到小区边缘时增益下降问题。现有技术中，有一种背腔式自相移天线，其包括自相移天线和背腔两部分，可产生马鞍形波束。在组阵时只要阵元之间的距离小于一个波长，就可以保证阵列天线的栅瓣落在可见区之外，从而不影响马鞍形波束的性能。但是，上述天线的背腔尺寸本身就大约有一个波长，无法保证阵元之间的距离小于一个波长，进而导致天线尺寸大，而若是天线尺寸大，就会在组成阵列天线后，阵列天线产生栅瓣，劣化阵列天线的波束性能。
技术实现思路
本申请提供一种宽波束圆极化天线和阵列天线，以更小的宽波束圆极化天线尺寸和简化的天线结构增加天线的波束宽度。第一方面，本申请提供一种宽波束圆极化天线，包括：位于上方的第一印制线路板(PrintedCircuitBoard，简称：PCB)和位于下方的第二PCB，第一PCB和第二PCB之间的距离范围为0.25λ-0.5λ(优选0.33λ)，λ表示宽波束圆极化天线工作频段对应的波长，第二PCB的边长范围可以为0.25λ-0.5λ(优选0.5λ)，为了更好的产生宽波束辐射，第一PCB的边长可以小于或等于第二PCB的边长。第一PCB上设置有圆极化天线，第二PCB上设置有超材料表面结构，超材料表面结构用于增强圆极化天线11水平方向的电磁场辐射强度。本申请中，具有超材料表面结构的宽波束圆极化天线可以产生强电磁场分布，保证在天线的垂直方向和水平方向上均有较大的能量聚集，从而以更小的宽波束圆极化天线尺寸和简化的天线结构增加天线的波束宽度。在一种可能的实现方式中，超材料表面结构包括金属环和金属板，金属环设置于第二PCB的第一面上，金属板设置于第二PCB的第二面上，第一面为第二PCB中朝向第一PCB的一面，第二面为第二PCB中背离第一PCB的一面。金属环可以采用多个尺寸相同的闭合金属环在第二PCB上均匀排列的部署方式，闭合金属环可以为方形或圆形的环状金属介质。在一种可能的实现方式中，在与第二PCB垂直的方向上，金属板占用的区域覆盖金属环占用的区域。在一种可能的实现方式中，圆极化天线包括第一偶极子臂和第二偶极子臂，第一偶极子臂设置于第一PCB的第一面上，第二偶极子臂设置于第一PCB的第二面上，第一偶极子臂和第二偶极子臂通过馈线连接；第一偶极子臂和第二偶极子臂均包括第一短截线和第二短截线，第一短截线和第二短截线相互垂直，第一短截线的第一端点和第二短截线的第一端点相互靠近且两个第一端点通过相位延迟线连接；第一偶极子臂的第一短截线和第二偶极子臂的第一短截线的夹角为180度；第一面为第一PCB中背离第二PCB的一面，第二面为第一PCB中朝向第二PCB的一面。在一种可能的实现方式中，第一短截线的长度范围为0.125λ-0.25λ(优选0.125λ)，第二短截线的长度比第一短截线的长度大3-8毫米(优选5毫米)，相位延迟线的长度范围为0-0.125λ(优选0.125λ)。第二方面，本申请提供一种阵列天线，包括：多个宽波束圆极化天线，宽波束圆极化天线采用上述第一方面中的任意一种天线；多个宽波束圆极化天线按设定的部署方案排列。本申请阵列天线采用多个具有超材料表面结构的宽波束圆极化天线可以产生强电磁场分布，保证在天线的垂直方向和水平方向上均有较大的能量聚集，进而以更小的天线尺寸和简化的天线结构组成阵列天线，扩大阵列天线扫描角度。在一种可能的实现方式中，多个宽波束圆极化天线排列成一排或一列线阵阵列，或者，多个宽波束圆极化天线排列成方阵阵列。每个宽波束圆极化天线中的第一PCB的第一面上设置有金属贴片，金属贴片用于调整对应的宽波束圆极化天线的波束轴比。相邻的两个宽波束圆极化天线之间的距离范围为0.4λ-0.7λ(优选0.5λ)。附图说明图1为本申请宽波束圆极化天线实施例一的结构示意图；图2为本申请宽波束圆极化天线实施例二的结构示意图；图3为本申请宽波束圆极化天线实施例二的第二PCB的第一面的结构示意图；图4为本申请宽波束圆极化天线实施例二的第二PCB的第二面的结构示意图；图5为本申请阵列天线实施例一的结构示意图；图6为本申请阵列天线实施例二的结构示意图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。图1为本申请宽波束圆极化天线实施例一的结构示意图，如图1所示，本实施例的天线可以包括：位于上方的第一PCB10和位于下方的第二PCB20，第一PCB10和第二PCB20之间的距离范围为0.25λ-0.5λ(优选0.33λ)，λ表示宽波束圆极化天线工作频段对应的波长，第二PCB20的边长范围可以为0.25λ-0.5λ(优选0.5λ)，为了更好的产生宽波束辐射，例如马鞍形波束，第一PCB10的边长可以小于或等于第二PCB20的边长。第一PCB10上设置有圆极化天线11，圆极化天线11在航空航天中进行卫星通信，第二PCB20上设置有超材料表面结构21，超材料表面结构21用于增强圆极化天线11水平方向的电磁场辐射强度。本申请中，具有超材料表面结构的宽波束圆极化天线可以产生强电磁场分布，保证在天线的垂直方向和水平方向上均有较大的能量聚集，从而以更小的宽波束圆极化天线尺寸和简化的天线结构增加天线的波束宽度。图2为本申请宽波束圆极化天线实施例二的结构示意图，图3为本申请宽波束圆极化天线实施例二的第二PCB的第一面的结构示意图，图4为本申请宽波束圆极化天线实施例二的第二PCB的第二面的结构示意图，图2-图4结合来看，圆极化天线包括第一偶极子臂12和第二偶极子臂13，其中第一偶极子臂12包括第一短截线121和第二短截线122，第一短截线121和第二短截线122相互垂直，第一短截线121的第一端点121a和第二短截线122的第一端点122a相互靠近且两个第一端点(121a和122a)通过相位延迟线123连接。第一偶极子臂12设置于第一PCB10的第一面101上，第二偶极子臂13设置于第一PCB10的第二面102上，其位置相当于是第一偶极子臂12以第一端点122a为顶点旋转180度。第一偶极子臂12和第二偶极子臂13通过贯穿旋转顶点(122a)的馈线(未示出)连接。第一面101为第一PCB10中背离第二PCB20的一面，第二面102为第一PCB10中朝向第二PCB20的一面。超材料表面结构包括金属环22和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽波束圆极化天线，其特征在于，包括：位于上方的第一印制线路板PCB和位于下方的第二PCB，所述第一PCB和所述第二PCB之间的距离范围为0.25λ-0.5λ，所述第二PCB的边长范围为0.25λ-0.5λ，λ表示所述宽波束圆极化天线工作频段对应的波长；其中，所述第一PCB上设置有圆极化天线；所述第二PCB上设置有超材料表面结构，所述超材料表面结构用于增强所述圆极化天线水平方向的电磁场辐射强度。/n

【技术特征摘要】
1.一种宽波束圆极化天线，其特征在于，包括：位于上方的第一印制线路板PCB和位于下方的第二PCB，所述第一PCB和所述第二PCB之间的距离范围为0.25λ-0.5λ，所述第二PCB的边长范围为0.25λ-0.5λ，λ表示所述宽波束圆极化天线工作频段对应的波长；其中，所述第一PCB上设置有圆极化天线；所述第二PCB上设置有超材料表面结构，所述超材料表面结构用于增强所述圆极化天线水平方向的电磁场辐射强度。


2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述超材料表面结构包括金属环和金属板，所述金属环设置于所述第二PCB的第一面上，所述金属板设置于所述第二PCB的第二面上，所述第一面为所述第二PCB中朝向所述第一PCB的一面，所述第二面为所述第二PCB中背离所述第一PCB的一面。


3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，在与所述第二PCB垂直的方向上，所述金属板占用的区域覆盖所述金属环占用的区域。


4.根据权利要求2或3所述的天线，其特征在于，所述金属环采用多个尺寸相同的闭合金属环在所述第二PCB上均匀排列的部署方式。


5.根据权利要求2或3所述的天线，其特征在于，所述闭合金属环为方形或圆形的环状金属介质。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的天线，其特征在于，所述圆极化天线包括第一偶极子臂和第二偶极子臂，所述第一偶极子臂设置于所述第一PCB的第一面上，所述第二偶极子臂设置于所述第一PCB的第二面上，所述第一偶极子臂和所述第二偶极子臂通过馈线连接；
所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明，王斌，施学良，王光健，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44