本发明专利技术公开了一种基于印刷电路板工艺的齿状开口平面集成圆极化磁电偶极子天线，属于微波天线领域。本发明专利技术所述的圆极化磁电偶极子天线包括尺寸相同且紧密贴合的第一介质基板1、金属地板2、下层第二介质基板3、金属化通孔，所述第一介质基板上表面中心设置有两个旋转对称的齿状开口金属贴片5，并对该金属贴片进行了切角和齿状开口7处理；所述的两排金属化通孔，设置于第一介质基板中，将金属贴片与金属地板相连；所述第二介质基板的上表面为带有一条缝隙8的金属底板，介质基板下表面为一条矩形微带线9作为馈电结构，结构简单、电尺寸较小，平面集成结构更易于加工组阵。平面集成结构更易于加工组阵。平面集成结构更易于加工组阵。
【技术实现步骤摘要】
λ0×
0.1λ0，对于空间有限的应用场景，该天线受到了较大的限制。
[0007]因此，该天线自提出以来就受到了国内外学者的广泛关注，并在该天线的基础上研究者提出了不同频段、多种样式的天线设计方案，使其在很多领域都具备非常大的应用潜力，具有一定的研究价值。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的是利用磁电偶极子的基本原理，提供一种齿状开口的平面集成圆极化磁电偶极子天线。本专利技术所述天线主要通过新颖的齿状开口结构实现圆极化，并且天线的整体尺寸较小，平面集成结构也便于组阵的应用。
[0009]本专利技术所提出的技术问题是这样解决的：
[0010]一种齿状开口的平面集成的圆极化磁电偶极子天线，包括尺寸相同且自上至下紧密贴合的第一介质板、金属地板和第二介质基板；
[0011]第一介质基板的上表面中心位置设有一对旋转对称的齿状开口金属贴片，两者之间保留一定的间距，并对该金属贴片进行了增加枝节和切角处理；第一介质基板中设置了两排金属化通孔共计10个，两排金属通孔旋转对称，对称中心为介质基板的正中心。金属化通孔贯穿了齿状开口金属贴片和金属地板，并将两者连接。为使金属通孔能良好连接齿状开口金属贴片和金属地板，两排金属通孔的间距略大于两金属贴片的间距。金属地板的正中心刻蚀有一条矩形缝隙，两金属贴片位于缝隙的正上方。两金属贴片的边覆盖缝隙，使缝隙的宽度大于两金属贴片之间的间距，以增强透过缝隙的电磁波能量与两金属贴片之间的耦合。
[0012]通过对第一介质板上表面的一对齿状开口金属贴片进行齿状开口和切角，可以有效改变其上电流流动的相位和方向，优化天线的圆极化辐射性能。
[0013]金属地板正中心刻蚀有一条缝隙，与齿状开口金属贴片的长边平行，其中心点与两齿状开口金属贴片的旋转中心重合，为增强透过缝隙的电磁波能量与两金属贴片之间的耦合，缝隙的宽度大于两齿状开口金属贴片之间的间距6。
[0014]第二介质基板的下表面设置有微带馈电结构，微带馈电结构为一条阻抗为50欧姆的微带线，位于介质基板的中心，从介质基板的边沿一直延伸到金属地板的缝隙的正下方，并略超出该缝隙的位置继续延伸了一部分。
[0015]在金属地板中刻蚀有矩形缝隙，通过该矩形缝隙可以将微带线的能量耦合到第一介质板中的金属过孔与其上层的齿状开口金属贴片，激励起圆极化辐射波。
[0016]天线端口均采用微带馈电方式，端口的输入阻抗为50欧姆。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018](1)本专利技术基于磁电偶极子的基本原理，在第一介质板1中利用两排金属通孔模拟全金属磁电偶极子的锤子金属壁，使等效磁流可以在两排金属通孔之中激励起来。通过修改两齿状开口金属贴片5的形状，优化其上的电流分布，使电流与等效磁流可以共同作用产生两个等幅正交相位相差90
°
的电场，实现圆极化辐射。
[0019](2)本专利技术第一介质板1上表面的一对齿状开口金属贴片进行齿状开口处理，可以有效改变其上电流流动的相位，优化天线的圆极化辐射性能。对位于第一介质板1上表面的一对齿状开口金属贴片增加枝节，可以调节天线的第一谐振频点，优化天线的匹配。并且，
通过调节齿状开口金属贴片5的枝节长度可以调节其上电流的流动方向，使电流的总体的流动方向平行于齿状开口金属贴片的长边。
[0020](3)本专利技术将磁电偶极子
′
I型的馈电结构更改为微带线耦合馈电，这种馈电方式便于天线的加工、集成和组阵。
[0021](4)本专利技术所述齿状开口的圆极化磁电偶极子，带宽较宽，尺寸较小，并且为平面集成结构，便于组成圆极化天线阵列。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例所述齿状开口圆极化磁电偶极子天线的结构示意图；
[0023]图2为图1中天线的侧视图；
[0024]图3为图2中上层第一介质基板的上表面金属层和金属化通孔的俯视图；
[0025]图4为图2中间金属层俯视图；
[0026]图5为图2中下层第二介质基板下表面金属层的俯视图；
[0027]图6为实施例所述天线的S参数及增益示意图；
[0028]图7为实施例所述天线的轴比示意图；
[0029]图8为实施例所述天线工作在6.74GHz时金属表面电流和缝隙电场分布图；
[0030]图9为实施例所述天线工作在6.74GHz时远区场辐射方向图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和实施例对本专利技术进行进一步的说明。
[0032]本实施例提供一种齿状开口的平面集成圆极化磁电偶极子天线，其整体结构示意图如图1所示，侧视图如图2所示，包括尺寸相同且自上至下紧密贴合的第一介质基板1、金属地板2和第二介质基板3。第一介质基板1中设置了两排金属化通孔4共计10个，两排金属通孔旋转对称，对称中心为介质基板的正中心，金属化通孔贯穿了齿状开口金属贴片5和金属地板2，并将两者连接。为使金属通孔能良好连接齿状开口金属贴片5和金属地板2，两排金属通孔的间距略大于金属贴片的间距6。第一介质基板1上表面的金属层和金属通孔的俯视图如图3所示，上表面中心位置设置有一对旋转对称的齿状开口金属贴片5，作为天线的辐射结构；两金属贴片之间具有一定的间距6，并对该金属贴片进行了齿状开口、增加枝节和切角处理7。金属地板2的俯视图如图4所示，其正中心刻蚀有一条矩形缝隙8，与齿状开口金属贴片的长边10平行，其中心点与两齿状开口金属贴片的旋转中心重合。两金属贴片的长边10覆盖缝隙8，使缝隙8的宽度大于两金属贴片之间的间距6，以增强透过缝隙的电磁波能量与两金属贴片之间的耦合。第二介质基板3的下表面金属层的俯视图如图5所示，下表面设置有微带馈电结构，微带馈电结构为一条阻抗为50欧姆的微带线9，位于介质基板的中心，从介质基板的边沿一直延伸到金属地板2的缝隙8的正下方，并超出该缝隙的位置继续延伸了一部分。
[0033]第一介质基板1的材料为Rogers RO3203，相对介电常数3.03，损耗正切角0.0016，厚度为5.5mm；第二介质基板2的材料为Rogers RT5880，相对介电常数2.2，损耗正切角0.0009，厚度为0.5mm；将介质基板的尺寸相同，均为36mm
×
36mm；矩形金属贴片的5的尺寸为12.5mm
×
5.55mm，齿状开口共计4个，深度为1.2mm，宽度为1mm；两金属贴片的间距为2mm。
第一介质基板1中的金属通孔共计10个，通孔的半径为0.5mm，相邻通孔间距0.425mm。金属地板2上的矩形缝隙长度为10mm，宽度为2.9mm。微带馈电结构中终端开路为微带线宽度为2.4mm，长度为22mm。
[0034]本实施例所述天线的尺寸为0.78λ0×
0.78λ0×
0.13λ0(λ0为天线工作频带的中心频率对应的波长)，其S参数仿真结果和增益图如图6所示，具有两个谐振频点f
l
和f
h
，其工作频带为：5.65
‑...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种齿状开口的平面集成圆极化磁电偶极子天线，其特征在于，包括尺寸相同且自上至下紧密贴合的第一介质板(1)、金属地板(2)和第二介质基板(3)；第一介质基板(1)的上表面中心位置设有一对旋转对称的齿状开口金属贴片(5)，两齿状开口金属贴片(5)之间保留一定的间距(6)，齿状开口金属贴片(5)上具有增加枝节和切角处理(7)；第一介质基板(1)上设有2排旋转对称且对称中心为第一介质基板(1)的正中心的金属化通孔(4)，共计10个，金属化通孔(4)贯穿了齿状开口金属贴片(5)和金属地板(2)，并将两者连接；两排金属化通孔(4)之间的间距大于两齿状开口金属贴片(5)之间的间距(6)；金属地板(2)的正中心刻蚀有水平设置的缝隙(8)，缝隙(8)位于两齿状开口金属贴片(5)正下方，且与两齿状开口金属贴片(5)的长边(10)平行，缝隙(8)的宽度大于两齿状开口金属贴片(5)之间的间距(6)；第二介质基板(3)的下表面设置有微带馈电结构，微带馈电结构为阻抗为50欧姆的微带线(9)，微带线(9)从第二介质基板(3)的边沿垂直延伸并超出金属地板(2)的缝隙(8)正下方。2.根据权利要求1所述的一种齿状开口的平面集成圆极化磁电偶极子...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨雪松，马晨杰，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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