低剖面宽带圆极化天线及其阵列制造技术

本实用新型专利技术公开了一种低剖面宽带圆极化天线及其阵列，涉及通信天线技术领域。所述天线包括第一介质层，所述第一介质层的下表面形成有金属接地层，所述第一介质层的上表面形成有辐射贴片，所述第一介质层的下侧设置有同轴连接器，所述同轴连接器的同轴外壳与所述金属接地层连接，所述同轴连接器的同轴内导体与所述辐射贴片连接，且所述同轴连接器偏离所述天线的中轴线设置，所述辐射贴片的上表面设置有第二介质层，所述第二介质层的上表面形成有超表面，采用同轴偏馈的形式进行馈电，超表面产生表面波激励，激发天线的多个谐振点。所述天线兼具宽频阻抗匹配及宽频圆极化等优点。线兼具宽频阻抗匹配及宽频圆极化等优点。线兼具宽频阻抗匹配及宽频圆极化等优点。

【技术实现步骤摘要】
低剖面宽带圆极化天线及其阵列


[0001]本技术涉及通信用天线
，尤其涉及一种低剖面宽带圆极化天线及其阵列。

技术介绍

[0002]圆极化天线在卫星和许多无线通信应用中被广泛采用，它可以实现稳定可靠的信号发射和接收。在许多现代应用中为了提高系统的精度和灵活性，需要大带宽、高增益、低剖面和轻量化的圆极化天线。近年来，微带贴片天线因其剖面低、易于制造和易于集成等优点，在紧凑型轻量化圆极化天线的研究和开发中占据重要地位。然而，微带贴片天线的带宽是限制其应用的主要因素。
[0003]为了改善微带贴片天线的带宽，目前国内外已有较多的报道，例如文献“ABroadbandCircularlyPolarizedFabry
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PerotResonantAntennaUsingASingle
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Laye redPRSfor5GMIMOApplications,IEEEAccess,2019”中报道了一种利用法布里
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珀罗腔结构扩展圆极化微带天线带宽的方法，但是该天线的剖面较高，这将导致其较差的机械强度，同时，该结构只能在一定程度上增大天线的阻抗带宽，而天线的轴比带宽仍然较窄。据该文献报道，相应天线的阻抗带宽达到27.6％，而轴比带宽仅17％。
[0004]文献“Low
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ProfileBroadbandCircularlyPolarizedPatchAntennaUsingMetasurface,IEEE TransactionsonAntennas&Propagation,2015”中报道了一种加载超表面结构的圆极化微带天线，基于超表面结构的表面波谐振特性有效提高了天线的阻抗带宽。相比上述法布里
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珀罗腔结构，采用超表面结构可以有效控制天线的剖面高度。然而该文献所报道的天线，其阻抗带宽虽然达到45.6％，但是其轴比带宽仍然较小，仅为23.4％。
[0005]现有技术可以有效提高微带天线的阻抗带宽，但大多情况下的轴比带宽仍然有限。因此，研究兼具宽频阻抗匹配及宽频圆极化特点的微带天线具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0006]本技术所要解决的技术问题是如何提供一种在具备宽频阻抗匹配的同时还兼具宽频圆极化特点的天线。
[0007]为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是：一种低剖面宽带圆极化天线，其特征在于：包括第一介质层，所述第一介质层的下表面形成有金属接地层，所述第一介质层的上表面形成有辐射贴片，所述第一介质层的下侧设置有同轴连接器，所述同轴连接器的同轴外壳与所述金属接地层连接，所述同轴连接器的同轴内导体与所述辐射贴片连接，且所述同轴连接器偏离所述天线的中轴线设置，所述辐射贴片的上表面设置有第二介质层，所述第二介质层的上表面形成有超表面，所述天线采用同轴偏馈的形式进行馈电，超表面产生表面波激励，激发天线的多个谐振点；
[0008]所述同轴连接器包括同轴外壳和同轴内导体，所述同轴外壳与所述同轴内导体之间设置有介质材料，所述介质材料用于将所述同轴外壳与所述同轴内导体分开；
[0009]所述金属接地层与所述介质材料相对应的位置形成有介质材料插入孔，所述介质材料插入到所述介质材料插入孔内，所述同轴外壳与所述金属接地层焊接到一起；
[0010]所述第一介质层与所述同轴内导体相对应的位置形成有通孔，所述同轴内导体穿过所述通孔后与所述辐射贴片连接。
[0011]进一步的技术方案在于：所述辐射贴片的主体结构为六边形辐射贴片，所述六边形辐射贴片的直径为半个介质波长，所述六边形辐射贴片的外侧一个侧边上设置有馈线，所述馈线偏离所述六边形辐射贴片的中轴线设置，所述同轴连接器的同轴内导体与所述馈线连接，所述六边形辐射贴片内形成有十字缝，所述十字缝包括横缝和纵缝，所述六边形辐射贴片外侧的每条侧边上还设置有一条枝节，通过调节所述十字缝的大小以及枝节的尺寸来调节所述天线的圆极化特性。
[0012]进一步的技术方案在于：所述馈线为外端大，内端小的梯形渐变结构。
[0013]进一步的技术方案在于：所述枝节为L型，且所述枝节连接在所述六边形辐射贴片的顶点处。
[0014]进一步的技术方案在于：所述超表面包括若干个六边形贴片单元和若干个三角形贴片单元，所述六边形贴片单元与所述三角形贴片单元进行排列组合后构成六边形的超表面。
[0015]本技术还公开了一种低剖面宽带圆极化天线阵列，包括若干个所述圆极化天线，其特征在于：所述天线阵列同一行中相邻的两个所述圆极化天线通过一个顶点连接到一起，所述天线阵列同一列中相邻的两个所述圆极化天线通过一条侧边连接到一起。
[0016]本技术还公开了一种低剖面宽带圆极化天线阵列，包括若干个所述圆极化天线，其特征在于：所述天线阵列中相邻的两个所述圆极化天线通过一条以上的侧边连接到一起。
[0017]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述圆极化天线的主体部分为一种加载十字缝隙及L形枝节的六边形贴片天线，采用同轴偏馈的形式进行馈电，在贴片天线的上方还加载了一层混合超表面，该超表面由六边形贴片单元及三角形贴片单元两种结构嵌套所构成。网格状的超表面可以产生表面波激励，激发天线的多个谐振点。由于谐振点相互靠近，且都存在于整个工作频段内，因此可以利用谐振点来拓宽带宽，达到宽频带天线的效果。该天线的
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10dB阻抗带宽覆盖5.4GHz
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11.3GHz，相对阻抗带宽达到70.7％，而3dB轴比带宽覆盖5.4GHz
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7.9GHz，相对轴比带宽达到37.6％。相关指标优于现有技术所报道的圆极化微带天线。
附图说明
[0018]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
[0019]图1为本技术实施例一所述圆极化天线三维结构爆炸图；
[0020]图2为本技术实施例一所述圆极化天线的一二层结构侧视图；
[0021]图3为本技术实施例一所述圆极化天线的一二层结构俯视图；
[0022]图4为本技术实施例一所述圆极化天线的三四层结构侧视图；
[0023]图5为本技术实施例一所述圆极化天线的三四层结构俯视图；
[0024]图6为本技术实施例一所述圆极化天线的五六层结构侧视图；
[0025]图7为本技术实施例一所述圆极化天线的五六层结构俯视图；
[0026]图8为本技术实施例一所述圆极化天线的设计迭代示意图；
[0027]图9为本技术实施例一所述圆极化天线的S11特性曲线；
[0028]图10为本技术实施例一所述圆极化天线的轴比特性曲线；
[0029]图11为本技术实施例二所述天线阵列的结构示意图；
[0030]图12为本技术实施例三所述天线阵列的结构示意图；
[0031]其中：1、同轴连接器，101、介质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低剖面宽带圆极化天线，其特征在于：包括第一介质层（3），所述第一介质层（3）的下表面形成有金属接地层（2），所述第一介质层（3）的上表面形成有辐射贴片（4），所述第一介质层（3）的下侧设置有同轴连接器（1），所述同轴连接器（1）的同轴外壳（103）与所述金属接地层（2）连接，所述同轴连接器（1）的同轴内导体（102）与所述辐射贴片（4）连接，且所述同轴连接器（1）偏离所述天线的中轴线设置，所述辐射贴片（4）的上表面设置有第二介质层（5），所述第二介质层（5）的上表面形成有超表面（6），所述天线采用同轴偏馈的形式进行馈电，超表面（6）产生表面波激励，激发天线的多个谐振点；所述同轴连接器（1）包括同轴外壳（103）和同轴内导体（102），所述同轴外壳（103）与所述同轴内导体（102）之间设置有介质材料（101），所述介质材料（101）用于将所述同轴外壳（103）与所述同轴内导体（102）分开；所述金属接地层（2）与所述介质材料（101）相对应的位置形成有介质材料插入孔（201），所述介质材料（101）插入到所述介质材料插入孔（201）内，所述同轴外壳（103）与所述金属接地层（2）焊接到一起；所述第一介质层（3）与所述同轴内导体（102）相对应的位置形成有通孔（301），所述同轴内导体（102）穿过所述通孔（301）后与所述辐射贴片（4）连接。2.如权利要求1所述的低剖面宽带圆极化天线，其特征在于：所述辐射贴片（4）的主体结构为六边形辐射贴片（403），所述六边形辐射贴片（403）的直径为半个介质波长，所述六边形辐射贴片（403）的外侧的一个侧边上...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡南，谢文青，刘建睿，刘爽，赵丽新，
申请(专利权)人：北京星英联微波科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：