基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线制造技术

本实用新型专利技术提出的一种基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线，包括由上至下层叠布置的第一介质基板、第二介质基板和第三介质基板；第一介质基板的上表面布置有多个天线单元组成的天线阵列；第二介质基板的上表面布置有圆环形馈电网络；第三介质基板的下表面布置有第一微带巴伦和第二微带巴伦；第一微带巴伦的两个馈电点通过两根同轴探针分别连接圆环形馈电网络，第二微带巴伦的两个馈电点通过剩余的两根同轴探针分别连接圆环形馈电网络。本实用新型专利技术中，使用多馈点激励法实现天线阵列的双圆极化特性，并且引入的圆环馈电网络作为实现弱耦合的介质，降低了天线设计的复杂度，也大大提高了天线的3dB轴比带宽。

Dual circularly polarized patch array antenna based on wideband balun feed

【技术实现步骤摘要】
基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线
本技术涉及天线
，尤其涉及一种基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线。
技术介绍
目前，天线实现圆极化的方法大致有单端口激励法、多馈点激励法和多元法。采用单端口激励的圆极化天线3dB轴比带宽约为1％不能满足宽带无线通信的要求；多馈点激励法只能实现单个天线单元的圆极化，不能实现多个天线单元组成的天线阵列的圆极化；采用多元法设计圆极化天线步骤复杂，虽然能实现天线阵列的圆极化，但是通过这种方法得到的3dB轴比带宽仍然只能达到50％左右。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本技术提出了一种基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线。本技术提出的一种基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线，包括由上至下层叠布置的第一介质基板、第二介质基板和第三介质基板，还包括四根同轴探针；第一介质基板的上表面布置有多个天线单元组成的天线阵列；第二介质基板的上表面布置有圆环形馈电网络；第三介质基板的下表面布置有第一微带巴伦和第二微带巴伦，第三介质基板的上表面布置有接地层；第一微带巴伦的两个馈电点通过两根同轴探针分别连接圆环形馈电网络，第二微带巴伦的两个馈电点通过剩余的两根同轴探针分别连接圆环形馈电网络。优选的，第一介质基板和第二介质基板之间具有0到2mm的间距。优选的，第一介质基板和第二介质基板之间的间距为1mm。优选的，圆环形馈电网络朝向每一个天线单元均延伸出一个对应的第一矩形枝节，且每一个天线单元均朝向圆环形馈电网络延伸出一个对应的第二矩形枝节；第一矩形枝节和第二矩形枝节分别沿着圆环形馈电网络圆周方向均匀分布。优选的，第一介质基板的上表面布置有四个六边形的天线单元，且四个天线单元顺时针或者逆时针均匀布置在圆环形馈电网络的外周并旋转对称。优选的，第一介质基板和第二介质基板的尺寸和介电常数均相同。优选的，四根同轴探针垂直穿过第二介质基板和第三介质基板设置。优选的，第一微带巴伦和第二微带巴伦均由一个两等分的威尔金森功分器和一个90°移相器组成。优选的，第一微带巴伦和第二微带巴伦相互正交放置。优选的，第三介质基板的上表面印刷有金属接地板作为接地层。本技术提出的一种基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线，在第一微带巴伦、第二微带巴伦和天线单元的基础上增加了圆环形馈电网络，将圆环馈电网络作为传递圆极化的介质，通过第一微带巴伦和第二微带巴伦使用多馈点激励法引入具有90度相位差的激励信号，并通过同轴探针将激励信号送至圆环馈电网络，圆环馈电网络通过电磁波的弱耦合作用在天线阵列上产生两个等幅度且相位差为90°的激励信号，实现了圆极化特性。本技术中，使用多馈点激励法实现天线阵列的双圆极化特性，并且引入的圆环馈电网络作为实现弱耦合的介质，降低了天线设计的复杂度，也大大提高了天线的3dB轴比带宽。附图说明图1为本技术提出的一种基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线俯视图；图2为本技术提出的一种基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线中第二介质基板俯视图；图3为本技术提出的一种基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线上视图；图4为本技术提出的一种基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线侧视图；图5为本技术提出的一种基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线立体图；图6为另一视角的基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线立体图；图7为微带巴伦电路原理图。图示：第一介质基板1、第二介质基板2、第三介质基板3、同轴探针4、天线单元5、第二矩形枝节5-1、圆环形馈电网络6、第一矩形枝节6-1、第一微带巴伦7、第二微带巴伦8、接地层9、空气层10、卡柱11。具体实施方式参照图1至图6，本技术提出的一种基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线，包括由上至下层叠布置的第一介质基板1、第二介质基板2和第三介质基板3，还包括四根同轴探针4。且第一介质基板1和第二介质基板2的尺寸和介电常数均相同。第一介质基板1的上表面布置有由多个天线单元5组成的天线阵列。第二介质基板2的上表面布置有圆环形馈电网络6。第三介质基板3的下表面布置有第一微带巴伦7和第二微带巴伦8。具体的，本实施方式中，天线单元5采用贴片天线，圆环形馈电网络6印刷在第二介质基板2上，第一微带巴伦7和第二微带巴伦8印刷在第三介质基板3上。且，第一微带巴伦7和第二微带巴伦8均由一个两等分的威尔金森功分器和一个90°移相器组成，具体可参照图7。第三介质基板3的上表面布置有接地层9，具体的，第三介质基板3的上表面印刷有金属接地板作为接地层9。第一微带巴伦7的两个馈电点通过两根同轴探针4分别连接圆环形馈电网络6，第二微带巴伦8的两个馈电点通过剩余的两根同轴探针4分别连接圆环形馈电网络6。如此，本实施方式中，在第一微带巴伦7、第二微带巴伦8和天线单元5的基础上增加了圆环形馈电网络6，将圆环馈电网络作为传递圆极化的介质，通过第一微带巴伦7和第二微带巴伦8使用多馈点激励法引入具有90度相位差的激励信号，并通过同轴探针4将激励信号送至圆环馈电网络，圆环馈电网络通过电磁波的弱耦合作用在天线阵列上产生两个等幅度且相位差为90°的激励信号，实现了圆极化特性。本实施方式中，使用多馈点激励法实现天线阵列的双圆极化特性，并且引入的圆环馈电网络作为实现弱耦合的介质，降低了天线设计的复杂度，也大大提高了天线的3dB轴比带宽。具体的，本实施方式中，第一介质基板1的上表面布置有四个六边形的天线单元5，且四个天线单元5顺时针或者逆时针均匀布置在圆环形馈电网络6的外周并旋转对称。如此，通过天线阵列的中心对称性，保证了天线的辐射方向图满足轴对称的特性。且本实施方式中第一微带巴伦7和第二微带巴伦8相互正交放置，降低了天线端口的耦合度。综上，本实施方式提供的贴片阵列天线，解决了微带贴片天线阵圆极化轴比带宽较窄，双圆极化天线设计复杂度较高，双圆极化天线端口耦合度较高，圆极化天线阵剖面高度较高的问题。本实施方式中，四个六边形的天线单元5的设置，大大提高了天线阵列的增益。本实施方式中，第一介质基板1和第二介质基板2之间具有0到2mm的间距。如此，第一介质基板1和第二介质基板2之间的间隙形成空气层10，使得，圆环形馈电网络6与天线单元5之间可通过空气层10进行弱耦合，可有效降低天线的Q值，从而提高天线的阻抗带宽。具体的，本实施方式中，第一介质基板1和第二介质基板2之间的间距为1mm，此时通过弱耦合作用，该天线具有远大于使用其他方法得到的3dB轴比带宽。具体实施时，可在第一介质基板1和第二介质基板2之间设置卡柱11，以保证第一介质基板1和第二介质基板2在间隔设置状态下的相对稳定。本实施方式中，圆环形馈电网络6朝向每一个天线单元5均延伸出一个对应的第一矩形枝节6-1，以提高圆环形馈电网络6和天线单元5之间的弱耦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线，其特征在于，包括由上至下层叠布置的第一介质基板(1)、第二介质基板(2)和第三介质基板(3)，还包括四根同轴探针(4)；/n第一介质基板(1)的上表面布置有多个天线单元(5)组成的天线阵列；/n第二介质基板(2)的上表面布置有圆环形馈电网络(6)；第三介质基板(3)的下表面布置有第一微带巴伦(7)和第二微带巴伦(8)，第三介质基板(3)的上表面布置有接地层(9)；/n第一微带巴伦(7)的两个馈电点通过两根同轴探针(4)分别连接圆环形馈电网络(6)，第二微带巴伦(8)的两个馈电点通过剩余的两根同轴探针(4)分别连接圆环形馈电网络(6)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线，其特征在于，包括由上至下层叠布置的第一介质基板(1)、第二介质基板(2)和第三介质基板(3)，还包括四根同轴探针(4)；
第一介质基板(1)的上表面布置有多个天线单元(5)组成的天线阵列；
第二介质基板(2)的上表面布置有圆环形馈电网络(6)；第三介质基板(3)的下表面布置有第一微带巴伦(7)和第二微带巴伦(8)，第三介质基板(3)的上表面布置有接地层(9)；
第一微带巴伦(7)的两个馈电点通过两根同轴探针(4)分别连接圆环形馈电网络(6)，第二微带巴伦(8)的两个馈电点通过剩余的两根同轴探针(4)分别连接圆环形馈电网络(6)。


2.如权利要求1所述的基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线，其特征在于，第一介质基板(1)和第二介质基板(2)之间具有0到2mm的间距。


3.如权利要求2所述的基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线，其特征在于，第一介质基板(1)和第二介质基板(2)之间的间距为1mm。


4.如权利要求2所述的基于宽带巴伦馈电的双圆极化贴片阵列天线，其特征在于，圆环形馈电网络(6)朝向每一个天线单元(5)均延伸出一个对应的第一矩形枝节(6-1)，且每一个天线单元(5)均朝向圆环形馈电网络(6)延伸出一个对应的第二矩形枝节(...

【专利技术属性】
技术研发人员：高敏，郑亚强，
申请(专利权)人：合肥职业技术学院，
类型：新型
国别省市：安徽;34