一种反射面结构的小型化宽带圆极化天线制造技术

本发明专利技术公开了一种反射面结构的小型化宽带圆极化天线，该天线包括介质板，以及印刷在介质板上的辐射体、金属地板、馈电结构、反射板；其中：辐射体为开设在金属地板上的月牙状缝隙结构，月牙状缝隙结构的开缝方法为：利用两个半径不同的圆交错，两圆中心点不重合，并将交错部分在金属地板上开缝；并在月牙状缝隙结构的局部位置进行隔断处理，改变缝隙联通状态；馈电结构采用阶梯状宽带微带线馈电结构，其顶部设置有反射板，在馈电结构顶部利用反射板与辐射体的月牙状缝隙结构进行耦合，实现缝隙天线的宽带辐射特性。本发明专利技术能够实现很宽的带宽，包括轴比带宽和阻抗带宽，且单面辐射，具有较广的适用范围；具有小型化的特点，结构简单。单。单。

【技术实现步骤摘要】
一种反射面结构的小型化宽带圆极化天线


[0001]本专利技术涉及电磁兼容与天线
，尤其涉及一种反射面结构的小型化宽带圆极化天线。

技术介绍

[0002]圆极化天线，尤其是微带结构，因为具有体积小、重量轻、容易共形等优点，在卫星通信、指挥控制、电子对抗、导弹遥感遥测、卫星导航等众多军民领域广泛应用。但其相对带宽较窄的缺点加大限制了其广泛应用。常见的拓展圆极化天线带宽的方式主要有，采用开缝耦合对天线馈电、新型基材材料的应用、增添寄生元件等，这些方法能够在很大程度上增大天线的相对带宽；或者利用多层天线结构、设计缝隙回路、增加馈电端口等结构，对于圆极化天线的宽带化具有一定作用，但却加大了设计的复杂性，而且带宽改善有限。
[0003]另一方面，缝隙天线易获得宽频带的特性受到广泛关注，被引入到圆极化设计领域。这类天线通过破坏天线平衡，在不规则的缝隙中引入不对称的几何扰动进而形成两个正交极化的简并模，引入的90
°
相位差实现圆极化,可以得到较高的轴比带宽。同时这种圆极化缝隙天线对加工精度要求相对较低，因此得到了研究人员的广泛关注。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种反射面结构的小型化宽带圆极化天线。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]本专利技术提供一种反射面结构的小型化宽带圆极化天线，该天线包括介质板，以及印刷在介质板上的辐射体、金属地板、馈电结构；其中：
[0007]辐射体为开设在金属地板上的月牙状缝隙结构，月牙状缝隙结构的开缝方法为：利用两个半径不同的圆交错，两圆中心点不重合，并将交错部分在金属地板上开缝；并在月牙状缝隙结构的局部位置进行隔断处理，改变缝隙联通状态；
[0008]馈电结构采用阶梯状宽带微带线馈电结构，其顶部设置有反射板，在馈电结构顶部利用反射板与辐射体的月牙状缝隙结构进行耦合，实现缝隙天线的宽带辐射特性。
[0009]进一步地，本专利技术的馈电结构的一侧还设置有反射面板，用于将电磁波在反射面板的一侧进行反射，改变其双向辐射特性为单向辐射特性
[0010]进一步地，本专利技术的反射面板上还设置有介质螺钉，通过介质螺钉对金属地板和反射面板进行连接支撑。
[0011]进一步地，本专利技术的月牙状缝隙结构的辐射体下方还设置有方形缝隙。
[0012]进一步地，本专利技术的介质板的厚度为0.8mm，介电常数为ε
r
＝3.65。
[0013]进一步地，本专利技术的该天线中，通过调整参数半月形缝隙结构，合理设计得到金属地板表面电流的预设相位分布，进而实现宽频段圆极化特性，实现可覆盖C和X波段的宽频段轴比带宽，其具体的设计方法为：
[0014]首先通过调整月牙状缝隙结构参数，改变金属地板表面电流的对称结构，进而增加天线水平极化分量；其次调整馈电结构参数，尤其是馈电结构顶端与月牙状缝隙结构相交处，在增加缝隙耦合的基础上改善阻抗匹配；然后通过调整月牙状缝隙结构下矩形缝隙尺寸，进一步改善金属地板表面电流分布，实现辐射结构的圆极化；最后通过调整反射地板与辐射体的高度，实现整个天线结构的单向辐射。
[0015]进一步地，本专利技术的该天线中，对两圆半径、圆中心点位置、隔断位置进行优化处理，其优化处理方法具体为：
[0016]两圆半径大于5mm；同时两圆中心点不能重合，小圆中心比大圆中心偏下，形成的半月形缝隙上半部偏宽、下半部偏窄，在实际馈电的时候增加耦合度，能增加天线辐射效率；隔断位置与馈电结构对侧布置，从而改善金属地板的天线电流分布。
[0017]进一步地，本专利技术的天线的最佳优化尺寸为：
[0018]L＝62mm，W＝46mm，R1＝19mm，R2＝12.2mm,D＝1.1mm，l1＝3.9mm，l2＝0.5mm，l3＝28.8mm，w1＝0.9mm，w2＝8.2mm，w3＝27.6mm，d1＝14.3mm，l
c
＝10mm，w
c
＝5.3mm，H＝36mm；
[0019]L表示反射板宽度，W表示金属板宽度，R1、R2和D分别代表形成月牙缝隙的大圆半径、小圆半径和大圆小圆圆心间距，l1、l2、l3、w1、w2、w3分别代表组成天线馈电的三段阶梯状矩形的长度和宽度，d1代表馈电结构距离整个天线左端的偏置距离，lc、wc分别代表月牙缝隙下矩形开孔的长度和宽度，H代表辐射体和反射板的距离。
[0020]本专利技术产生的有益效果是：反射面结构的小型化宽带圆极化天线，利用两个半径差的半圆交错形成的月牙状缝隙实现辐射，利用阶梯型微带进行馈电，结构紧凑、思路简单，实现了很好的阻抗带宽和轴比带宽，包括轴比带宽和阻抗带宽，且单面辐射，具有较广的适用范围；同时在辐射结构一侧引入反射背板，减弱辐射结构在一侧的辐射，从而实现天线的单面辐射和高增益。
附图说明
[0021]下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：
[0022]图1是本专利技术实施例的俯视结构示意图；
[0023]图2是本专利技术实施例的侧视结构示意图；
[0024]图3是本专利技术实施例的天线反射系数；
[0025]图4是本专利技术实施例的天线仿真轴比；
[0026]图5是本专利技术实施例的天线仿真增益；
[0027]图6是本专利技术实施例的天线在6GHz、7GHz、8GHz、9GHz处仿真归一化后的圆极化方向图，(a)6GHz、(b)7GHz、(c)8GHz和(d)9GHz。
[0028]图中：1
‑
辐射体，2
‑
金属地板，3
‑
馈电结构，4
‑
反射板，5
‑
反射面板，6
‑
介质螺钉。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0030]如图1、2所示，本专利技术实施例的反射面结构的小型化宽带圆极化天线，其特征在
于，该天线包括介质板，以及印刷在介质板上的辐射体、金属地板、馈电结构；其中：
[0031]辐射体为开设在金属地板上的月牙状缝隙结构，月牙状缝隙结构的开缝方法为：利用两个半径不同的圆交错，两圆中心点不重合，并将交错部分在金属地板上开缝；并在月牙状缝隙结构的局部位置进行隔断处理，改变缝隙联通状态；从而利用缝隙的不规则引入不对称的几何扰动进而形成两个正交极化的简并模，形成圆极化辐射特性。其中，两圆半径、圆中心点位置、隔断位置均需要进行优化处理。
[0032]馈电结构采用阶梯状宽带微带线馈电结构，其顶部设置有反射板，针对反射板特性阻抗随频率变化敏感的特点，采用阶梯状微带结构扩大阻抗带宽以及实现阻抗匹配，在馈电反射板顶部利用反射板与缝隙的耦合实现缝隙天线的宽带辐射特性。
[0033]馈电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反射面结构的小型化宽带圆极化天线，其特征在于，该天线包括介质板，以及印刷在介质板上的辐射体(1)、金属地板(2)、馈电结构(3)、反射板(4)；其中：辐射体(1)为开设在金属地板(2)上的月牙状缝隙结构，月牙状缝隙结构的开缝方法为：利用两个半径不同的圆交错，两圆中心点不重合，并将交错部分在金属地板(2)上开缝；并在月牙状缝隙结构的局部位置进行隔断处理，改变缝隙联通状态；馈电结构(3)采用阶梯状宽带微带线馈电结构，其顶部设置有反射板(4)，在馈电结构(3)顶部利用反射板(4)与辐射体(1)的月牙状缝隙结构进行耦合，实现缝隙天线的宽带辐射特性。2.根据权利要求1所述的反射面结构的小型化宽带圆极化天线，其特征在于，馈电结构(3)的一侧还设置有反射面板(5)，用于将电磁波在反射面板(5)的一侧进行反射，改变其双向辐射特性为单向辐射特性3.根据权利要求2所述的反射面结构的小型化宽带圆极化天线，其特征在于，反射面板(5)上还设置有介质螺钉(6)，通过介质螺钉(6)对金属地板(2)和反射面板(5)进行连接支撑。4.根据权利要求1所述的反射面结构的小型化宽带圆极化天线，其特征在于，月牙状缝隙结构的辐射体(1)下方还设置有方形缝隙。5.根据权利要求1所述的反射面结构的小型化宽带圆极化天线，其特征在于，介质板的厚度为0.8mm，介电常数为ε
r
＝3.65。6.根据权利要求1所述的反射面结构的小型化宽带圆极化天线，其特征在于，该天线中，通过调整参数半月形缝隙结构，合理设计得到金属地板表面电流的预设相位分布，进而实现宽频段圆极化特性，实现可覆盖C和X波段的宽频段轴比带宽，其具体的设计方法为：首先通过调整月...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪超，吴为军，任平，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：