一种宽带圆极化环形天线制造技术

本实用新型专利技术公开一种宽带圆极化环形天线，属于电磁场与微波技术领域，包括介质基板，介质基板上并联排列着两个矩形开环天线单元，矩形开环天线单元为两个对称且带有间隙的矩形开环天线，两个矩形开环天线分别印刷在介质基板的顶面以及底面，介质基板下方还设有一个用于对矩形开环天线单元进行馈电的同轴线，同轴线的内芯穿过介质基板与以渐变式阻抗变换器形式的微带线连接，微带线与介质基板顶部的矩形开环天线相连；本实用新型专利技术采用双面平行带线馈电网络设计的圆极化阵列天线，其结构简单、剖面低、性能易优化，与贴片和空腔等实现圆极化的结构相比具有更宽的轴比带宽，同时该天线可用印刷电路板工艺实现，降低了加工的复杂度和相关成本。和相关成本。和相关成本。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带圆极化环形天线


[0001]本技术涉及电磁场与微波
，具体涉及一种宽带圆极化环形天线。

技术介绍

[0002]圆极化天线由于具有可以降低多径衰弱以及减轻极化失配和降低法拉第旋转效应的优势，因此在各种现代无线通信中受到了广泛关注，如全球定位系统(GPS)、无限局域网(WLAN)、卫星通信系统等。
[0003]为了实现圆极化波，可以使天线产生两个具有相同幅度和90
°
相位差的正交线极化模式，这种天线可以在各种结构中实现，如贴片和空腔等结构。其中微带贴片天线单元的阻抗带宽和轴比带宽较窄，虽可采用多层结构、添加寄生贴片、旋转馈电等方法展宽带宽和轴比，但增加了设计的复杂性和加工成本。另一方面，工作在行波模式的天线也可用于产生圆极化辐射，其中螺旋天线在加工时一般采用低温共烧陶瓷(LTCC)技术实现，该方法存在制造工艺昂贵的问题。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种宽带圆极化环形天线，用以解决上述
技术介绍
中所面临的问题。
[0005]本技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种宽带圆极化环形天线，包括介质基板，所述介质基板上并联排列着两个矩形开环天线单元，所述矩形开环天线单元为两个对称且带有间隙的矩形开环天线，两个所述矩形开环天线分别印刷在介质基板的顶面以及底面，所述介质基板下方还设有一个用于对矩形开环天线单元进行馈电的同轴线，所述同轴线的内芯穿过介质基板与以渐变式阻抗变换器形式的微带线连接，所述微带线与介质基板顶部的矩形开环天线相连，所述同轴线的外表皮附着在介质基板底部的方形微带贴片上。
[0007]进一步的，所述介质基板为F4B265型号的基板。
[0008]进一步的，所述介质基板的下方还安装有一个金属板，所述金属板与介质基板之间的距离为20mm。
[0009]进一步的，所述同轴线的阻值为50欧姆。
[0010]进一步的，所述介质基板的顶层和底层上的馈电网络输出端口分别与两个矩形开环天线单元连接。
[0011]本技术的有益效果：
[0012]本技术采用双面平行带线馈电网络设计的圆极化阵列天线，其结构简单、剖面低、性能易优化，与贴片和空腔等实现圆极化的结构相比具有更宽的轴比带宽，同时该天线可用印刷电路板工艺实现，降低了加工的复杂度和相关成本。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
[0014]图1是本技术的俯视图；
[0015]图2是本技术的侧视图；
[0016]图3是宽带圆极化天线单元结构的阻抗带宽曲线图以及轴比与增益曲线图；
[0017]图4是双面平行带线的仿真曲线图；
[0018]图5是天线单元的阻抗带宽曲线图；
[0019]图6是天线单元的轴比带宽与增益曲线图；
[0020]图中标号说明：
[0021]1、介质基板；2、矩形开环天线单元；3、间隙；4、矩形开环天线；5、微带线；6、方形微带贴片；7、同轴线；8、金属板。
具体实施方式
[0022]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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它实施例，都属于本技术保护的范围。
[0023]一种宽带圆极化环形天线，如图1、图2所示，包括介质基板1，介质基板1为F4B265型号的基板，其厚度为1mm，相对介电常数为2.65，损耗正切tanδ为0.0006，介质基板1上并联排列着两个矩形开环天线单元2，矩形开环天线单元2为两个对称且带有间隙3的矩形开环天线4，两个矩形开环天线4分别印刷在介质基板1的顶面以及底面，矩形开环天线4会产生幅值相近且相互正交的线极化波，形成圆极化辐射的行波激发，而设有的间隙3则会影响圆极化天线辐射性能。介质基板1下方还设有一个用于对矩形开环天线单元2进行馈电的同轴线7，同轴线7的内芯穿过介质基板1与以渐变式阻抗变换器形式的微带线5连接，微带线5与介质基板1顶部的矩形开环天线4相连，同轴线7的外表皮附着在介质基板1底部的方形微带贴片6上，再通过介质基板1底部的微带线对介质基板1底部的矩形开环天线4馈电。同轴线7的阻值为50欧姆，通过50欧姆的同轴线7对两个矩形开环天线单元2馈电，形成了差分馈电，为了获得对称的辐射方向图，可将其中一个矩形开环天线4相对于天线元件的中心旋转180
°
，使两个环路的圆极化方向相同。介质基板1的顶层和底层上的馈电网络输出端口分别与两个矩形开环天线单元2连接，这样可形成2
×
2的阵列天线，减少了阵列天线占用的面积。介质基板1的下方还安装有一个金属板8，金属板8与介质基板1之间的距离为20mm，金属板8的作用是反射器，用来提高天线的定向性，提高天线的增益。
[0024]本方案为了提高天线的增益，如图1、图2所示，采用双面平行带线馈电网络设计了一款2
×
2的圆极化阵列天线，双面平行带线可由两个振幅相同、相位相差180
°
的源激发，馈源采用50欧姆的同轴线7代替，其中同轴线7的内芯穿过介质基板1与顶层的微带线5相连，而同轴线7的外表皮直接附着在底层的方形微带贴片6上，最终实现具有一分二的功分特性，且顶层与底层传输的信号相位相差180
°
。矩形开环天线单元2并联排列在介质基板1的
上下层，通过双面平行带线并联馈电，与串联馈电相比，并联馈电由于从输入端至各个阵元的距离等长，更容易实现对各个辐射阵元同相馈电，形成边射波束，且波束指向与频率无关。同时在介质基板1的下方20mm出安装了一个作为反射器的金属板，来提高天线的定向性。
[0025]对于该矩形天线单元，如图3所示，给出了该矩形天线单元在2～6GH频率范围内的仿真驻波、轴比与增益曲线图，其中(a)为天线单元结构的阻抗带宽曲线图，(b)为天线单元机构的轴比与增益曲线图。从图可知，仿真的3dB轴比带宽约为22.5％，从3.6～4.5GHz。此外，|S
11
|在整个3dB AR频带上低于
‑
10dB，最大辐射增益为9.5dBic。
[0026]对于双面平行带线，在不同传输线上的信号有着固有等幅和频率无关的相位相差180
°
特性，因此平衡传输线更容易用来实现差分电路。双面平行带线与传统微带线或者共面波导传输线相比，不需要加入额外的巴伦结构，具有更小的占用面积，并且由于在介质基板的双面传输，具有高集成性；且在复杂电路中，避免线路交叉。图4为馈电网络在2～6GH频率范围内的全波仿真曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽带圆极化环形天线，其特征在于，包括介质基板(1)，所述介质基板(1)上并联排列着两个矩形开环天线单元(2)，所述矩形开环天线单元(2)为两个对称且带有间隙(3)的矩形开环天线(4)，两个所述矩形开环天线(4)分别印刷在介质基板(1)的顶面以及底面，所述介质基板(1)下方还设有一个用于对矩形开环天线单元(2)进行馈电的同轴线(7)，所述同轴线(7)的内芯穿过介质基板(1)与以渐变式阻抗变换器形式的微带线(5)连接，所述微带线(5)与介质基板(1)顶部的矩形开环天线(4)相连，所述同轴线(7)的外表皮附着在介质基板(1)底部的方形...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱熙铖，陶正壮，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：