一种极化可调圆极化贴片阵列天线及极化调控方法技术

本发明专利技术涉及移动通信领域，尤其是一种极化可调圆极化贴片阵列天线及极化调控方法。该极化可调圆极化贴片阵列天线包括上层介质基板，所述上层介质基板包括若干个间隔设置的右旋圆极化天线单元和左旋圆极化天线单元；中间层介质基板，所述中间层介质基板设置在所述上层介质基板背离所述右旋圆极化天线单元和所述左旋圆极化天线单元的一侧，所述中间层介质基板上形成有基片集成波导结构；下层介质基板，所述下层介质基板设置在所述中间层介质基板背离所述上层介质基板的一侧，所述下层介质基板上形成有偏置电路，所述偏置电路用于控制所述右旋圆极化天线单元和/或所述左旋圆极化天线单元的辐射状态。本发明专利技术的阵列天线在实现圆极化的同时极化可以自由切换，天线整体尺寸十分紧凑易于集成。分紧凑易于集成。分紧凑易于集成。

【技术实现步骤摘要】
一种极化可调圆极化贴片阵列天线及极化调控方法


[0001]本专利技术涉及移动通信领域，尤其是一种极化可调圆极化贴片阵列天线及极化调控方法。

技术介绍

[0002]近年来，基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide，SIW)由于其平面结构特性被广泛应用于无源器件如滤波器和功分器等设计以及缝隙阵列天线设计中，并且由于其较微带传输结构减少了导体损耗导致其本身损耗大大降低。与此同时，基片集成波导结构尺寸和重量上相对于传统矩形波导有较大的改善，并且由于PCB多层板制造工艺已日趋成熟，SIW的加工难度以及加工费用大大减小，也为SIW与微带结构或者带状线结构的混合设计的实现创造了有利条件。
[0003]目前，圆极化天线根据其电磁波旋向分为左旋圆极化和右旋圆极化，二者具有旋向正交性，不同旋向的电磁波具有较大数值的极化隔离，旋向一定的圆极化天线无法接收旋向相反的电磁波信号，因此具有良好的抗干扰能力。同时由于圆极化天线可以接收任意线极化的电磁波信号且其辐射波也可由任何极化天线收到，在收发系统中其相对于线极化天线来说不需要进行严苛的极化匹配等特点在卫星通讯中广泛应用。目前左旋圆极化和右旋圆极化天线往往是独立分开设计，并且较多的研究在于如何实现较宽的轴比带宽以及轴比波宽，并没有关注对于天线极化的控制。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种极化可调圆极化贴片阵列天线及极化调控方法旨在克服现有技术当中的不足。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了一种极化可调圆极化贴片阵列天线，其包括：上层介质基板，所述上层介质基板包括若干个间隔设置的右旋圆极化天线单元和左旋圆极化天线单元；中间层介质基板，所述中间层介质基板设置在所述上层介质基板背离所述右旋圆极化天线单元和所述左旋圆极化天线单元的一侧，所述中间层介质基板上形成有基片集成波导结构；下层介质基板，所述下层介质基板设置在所述中间层介质基板背离所述上层介质基板的一侧，所述下层介质基板上形成有偏置电路，所述偏置电路用于控制所述右旋圆极化天线单元和/或所述左旋圆极化天线单元的辐射状态。本专利技术在基于基片集成波导的基础上，利用在基片集成波导对右旋圆极化天线单元和左旋圆极化天线单元进行馈电从而分别实现右旋圆极化和左旋圆极化，并利用该左旋圆极化天线单元与右旋圆极化单元混合组成阵列天线，同时引入一种调控方式，使得上述阵列天线在实现圆极化的同时极化可以自由切换，整体天线尺寸十分紧凑，并且易于集成。
[0006]可选地，所述右旋圆极化天线单元的横截面的形状为具有两个第一切角的矩形，两个所述第一切角位于所述矩形的第一对角线上；所述左旋圆极化天线单元的横截面的形状为具有两个第二切角的矩形，两个所述第二切角位于所述矩形的第二对角线上，所述第
一对角线与所述第二对角线相交。本专利技术所涉及的圆极化天线单元结构简单，易于实际生产应用。
[0007]可选地，所述右旋圆极化天线单元和所述左旋圆极化天线单元分别还包括第一通孔，所述第一通孔分别位于所述右旋圆极化天线单元和所述左旋圆极化天线单元的中心。通过所述第一通孔可以使右旋圆极化天线单元、左旋圆极化天线单元分别与偏置电路连接。
[0008]可选地，所述中间层介质基板包括：第一金属板，所述第一金属板设有第二通孔和矩形缝隙，部分所述第二通孔与所述第一通孔相连通，部分所述第二通孔位于所述第一金属板的边缘，所述矩形缝隙阵列排布于所述第一金属板上，且与中间区域的部分所述第二通孔部分重合；第二金属板，所述第二金属板设有第三通孔，所述第三通孔与所述第二通孔相连通。本专利技术中间层介质基板的第一金属板、第二金属板上以及贯穿边缘区域的所述第二通孔构成基片集成波导结构，本专利技术在垂直于基片集成波导结构的中轴线开的数个矩形缝隙隔，并隔一段距离周期性放置，其中通过调整矩形缝隙的位置以及长度和宽度，进而可以影响本专利技术极化可调圆极化贴片阵列天线在实现左旋圆极化或者右旋圆极化时的轴比以及回波损耗和插入损耗。
[0009]可选地，所述中间层介质基板还包括：金属条，所述金属条对称设置在所述第一金属板的边缘，部分所述第二通孔分布在所述金属条上。本专利技术通过在中间层基板上设置金属条主要是为了便于接地。
[0010]可选地，所述下层介质基板包括：第四通孔，所述第四通孔与部分所述第三通孔相连通；第三金属板和第四金属板，所述第三金属板和第四金属板分别设置于所述下层介质基板的两端，且位于所述下层介质基板远离所述中间层介质基板的一侧。本专利技术通过在下层介质基板的底面设置第三金属板和第四金属板可以增大接地面积，进一步保证接地效果。
[0011]可选地，所述偏置电路包括：直流偏置线，所述直流偏置线分别与所述右旋圆极化天线单元和所述左旋圆极化天线单元电连接。防干扰结构，所述防干扰结构与所述直流偏置线电连接，所述防干扰结构的横截面的形状为扇形。通过本专利技术上述的结构可以有效提高极化可调圆极化贴片阵列天线的抗干扰能力。
[0012]可选地，所述极化可调圆极化贴片阵列天线还包括：接地孔，所述接地孔贯穿于所述上层介质基板；接地金属片，所述接地金属片与所述接地孔电连接，且所述接地金属片分别围绕所述右旋圆极化天线单元和所述左旋圆极化天线单元设置。本专利技术通过采用接地孔和接地金属片相配合的结构，其优点在于易实现。
[0013]可选地，所述极化可调圆极化贴片阵列天线还包括：控制开关，所述控制开关的一端与所述右旋圆极化天线单元电连接，所述控制开关另一端与所述接地金属片电连接；或者所述控制开关的一端与所述左旋圆极化天线单元电连接，所述控制开关另一端与所述接地金属片电连接。本专利技术通过利用控制开关来控制右旋圆极化天线单元和/或左旋圆极化天线单元的辐射状态，进而实现天线极化的调控，其控制简单易实现。
[0014]本专利技术的第二方面还提供了一种极化调控方法，包括如下步骤：提供如本专利技术第一方面中所述的极化可调圆极化贴片阵列天线；通过所述偏置电路控制所述控制开关的状态，从而控制所述右旋圆极化天线单元和/或所述左旋圆极化天线单元的辐射状态，实现天
线极化的调控。
附图说明
[0015]图1为本专利技术天线整体结构示意图；
[0016]图2为本专利技术上层介质基板俯视图；
[0017]图3为本专利技术上层介质基板仰视图；
[0018]图4为本专利技术中间层介质基板俯视图；
[0019]图5为本专利技术中间层介质基板仰视图；
[0020]图6为本专利技术下层介质基板俯视图；
[0021]图7为本专利技术下层介质基板仰视图；
[0022]图8为右旋圆极化天线单元加载偏置电路和扇形结构示意图；
[0023]图9为左旋圆极化天线单元加载偏置电路和扇形结构示意图；
[0024]图10为右旋圆极化单元加载Pin开关二极管示意图；
[0025]图11为左旋圆极化天线单元加载Pin开关二极管示意图；
[0026]图12为本专利技术实施例在“10101010”状态下的14.81GHz上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种极化可调圆极化贴片阵列天线，其特征在于，包括：上层介质基板，所述上层介质基板包括若干个间隔设置的右旋圆极化天线单元和左旋圆极化天线单元；中间层介质基板，所述中间层介质基板设置在所述上层介质基板背离所述右旋圆极化天线单元和所述左旋圆极化天线单元的一侧，所述中间层介质基板上形成有基片集成波导结构；下层介质基板，所述下层介质基板设置在所述中间层介质基板背离所述上层介质基板的一侧，所述下层介质基板上形成有偏置电路，所述偏置电路用于控制所述右旋圆极化天线单元和/或所述左旋圆极化天线单元的辐射状态。2.根据权利要求1所述极化可调圆极化贴片阵列天线，其特征在于：所述右旋圆极化天线单元的横截面的形状为具有两个第一切角的矩形，两个所述第一切角位于所述矩形的第一对角线上；所述左旋圆极化天线单元的横截面的形状为具有两个第二切角的矩形，两个所述第二切角位于所述矩形的第二对角线上，所述第一对角线与所述第二对角线相交。3.根据权利要求1所述极化可调圆极化贴片阵列天线，其特征在于：所述右旋圆极化天线单元和所述左旋圆极化天线单元分别还包括第一通孔，所述第一通孔分别位于所述右旋圆极化天线单元和所述左旋圆极化天线单元的中心。4.根据权利要求3所述极化可调圆极化贴片阵列天线，其特征在于，所述中间层介质基板包括：第一金属板，所述第一金属板设有第二通孔和矩形缝隙，部分所述第二通孔与所述第一通孔相连通，部分所述第二通孔位于所述第一金属板的边缘，所述矩形缝隙阵列排布于所述第一金属板上，且与中间区域的部分所述第二通孔部分重合；第二金属板，所述第二金属板所述第二金属板设有第三通孔，所述第三通孔与所述第二通孔相连通。5.根据权利要求4所述极化可调圆极化贴片阵列天线，其特征在于，所述中间层介质基板还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡传灯，张现利，吴旭，
申请(专利权)人：深圳市环波科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：