一种超宽带圆极化天线制造技术

本发明专利技术公开了一种超宽带圆极化天线，通过在介质基板的两个表面设置第一辐射阵子、第二辐射阵子、第三辐射阵子和第四辐射阵子，形成两对正交分形阵子对，并通过在两对正交分形阵子对外部设置行波金属环，显著增加了圆极化天线的带宽，同时，在金属地板连接接地单元，并使接地单元位于介质基板外部，通过合理设置接地单元，可影响金属地板的电流分布，实现天线良好的圆极化辐射。本发明专利技术提供的超宽带圆极化天线解决了传统圆极化天线带宽窄、方向图不稳定、增益变化幅度大等问题，具有结构紧凑、带宽超宽、方向图稳定、全方位面低交叉极化和宽轴比波束宽度的特点。比波束宽度的特点。比波束宽度的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种超宽带圆极化天线


[0001]本专利技术属于无线通信
，涉及一种天线，具体地说涉及一种超宽带圆极化天线。

技术介绍

[0002]天线在无线通信系统中发挥着举足轻重的作用，其性能决定了无线链路的质量和无线信号的覆盖效果。随着无线通信技术的快速发展，无线通信系统的功能越来越丰富，随之对天线的性能要求也越来越高。
[0003]依照极化特性，天线可分为线极化天线、圆极化天线和椭圆极化天线三种，相比于线极化天线，圆极化天线具有接收天线和发射天线之间可灵活对准、可减小多径干扰等优势，被广泛应用于许多现代无线通信系统中，如雷达、全球卫星导航系统（GNSS）、全球定位系统（GPS）和短距离无线局域网（WLAN）等。近年来，随着上述无线通信系统对信息传输的速率以及对通信系统的容量要求不断提高，使圆极化天线的设计往往需要满足更宽的阻抗带宽和轴比带宽。同时，圆极化天线设计还需要考虑辐射方向图的稳定性和天线结构的紧凑性，以便于使天线能够应用到不同的通信设备，在不同的通信设备中均能保持高质量的信号传输。现有的圆极化天线通常存在轴比带宽和阻抗带宽窄、工作频带内增益波动大、在较高频段下辐射方向图不稳定以及对角平面上交叉极化水平较高等技术问题，难以满足不同通信设备的要求，应用较为受限。
[0004]有鉴于此，有必要对现有技术的圆极化天线予以进一步改进，以满足通信设备的要求。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于现有圆极化天线带宽窄、工作频带内增益波动大、辐射方向图不稳定以及交叉极化水平较高，从而提出一种带宽显著增加、圆极化特性好、方向图稳定、全方位面低交叉极化的超宽带圆极化天线。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：本专利技术提供一种超宽带圆极化天线，其包括间隔设置的金属地板和介质基板，所述介质基板靠近所述金属地板的表面设置有第一辐射阵子、第二辐射阵子，所述介质基板远离所述金属地板的表面设置有第三辐射阵子、第四辐射阵子，所述第一辐射阵子与所述第三辐射阵子形成第一阵子对，所述第二辐射阵子与所述第四辐射阵子形成第二阵子对，所述第一阵子对与所述第二阵子对正交；所述介质基板远离所述金属地板的表面还设置有一行波金属环，所述行波金属环设置于所述第三辐射阵子、第四辐射阵子外部；所述介质基板的尺寸小于所述金属地板尺寸，所述金属地板连接有接地单元，所述接地单元设置于所述介质基板外部。
[0007]作为优选，所述第一辐射阵子与所述第二辐射阵子间隔设置，所述第一辐射阵子与所述第二辐射阵子之间设置有第一寄生贴片，所述第三辐射阵子与第四辐射阵子间隔设
置，所述第三辐射阵子与所述第四辐射阵子之间设置有第二寄生贴片。
[0008]作为优选，所述第一辐射阵子与所述第三辐射阵子旋转对称，所述第二辐射阵子与所述第四辐射阵子旋转对称，所述第一辐射阵子与所述第四辐射阵子之间设置有第三寄生贴片，所述第二辐射阵子与所述第三辐射阵子之间设置有第四寄生贴片。
[0009]作为优选，所述介质基板靠近所述金属地板的表面还设置有第一相位延迟线，所述介质基板远离所述金属地板的表面设置有第二相位延迟线，所述第一相位延迟线、第二相位延迟线位于所述第一辐射阵子、第二辐射阵子、第三辐射阵子、第四辐射阵子围合形成的空间内。
[0010]作为优选，所述金属地板与所述介质基板间设置有一馈电同轴线，所述第一相位延迟线连接于所述馈电同轴线的外导体，所述第二相位延迟线连接于所述馈电同轴线的内导体；所述第一相位延迟线与所述第二相位延迟线旋转对称。
[0011]作为优选，所述接地单元垂直于所述金属地板设置。
[0012]作为优选，所述金属地板和介质基板的截面图形为圆形，所述介质基板的直径尺寸小于所述金属地板的直径尺寸，所述馈电同轴线两端分别连接于所述金属地板和介质基板的圆心处；所述行波金属环的周长为0.85
‑
0.95λ0，所述介质基板的周长为1
‑
1.4λ0，λ0为频率1.5GHz下自由空间中波长；所述介质基板与金属地板的间距为0.23
‑
0.27λ1，所述金属地板的周长为2.3
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2.7λ1，λ1为频率2.5GHz下自由空间中波长。
[0013]作为优选，所述接地单元包括间隔设置的第一接地金属组件、第二接地金属组件、第三接地金属组件和第四接地金属组件，所述第一接地金属组件与所述第三接地金属组件旋转对称，所述第二接地金属组件与所述第四接地金属组件旋转对称。
[0014]作为优选，所述第一接地金属组件、第二接地金属组件、第三接地金属组件和第四接地金属组件均由至少2个等距间隔设置的接地金属片或接地金属柱组成；所述金属片或金属柱的高度为0.22
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0.3λ1；所述第一相位延迟线、第二相位延迟线的长度为0.23
‑
0.27λ1。
[0015]作为优选，所述第一辐射阵子、第二辐射阵子、第三辐射阵子、第四辐射阵子的截面图形为圆形、椭圆形、扇形中的任一种；所述第一寄生贴片、第二寄生贴片、第三寄生贴片、第四寄生贴片的截面图形为扇形。
[0016]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术提供的超宽带圆极化天线，通过在介质基板的两个表面设置第一辐射阵子、第二辐射阵子、第三辐射阵子和第四辐射阵子，形成两对正交分形阵子对，并通过在两对正交分形阵子对外部设置行波金属环，显著增加了圆极化天线的带宽，同时，在金属地板连接接地单元，并使接地单元位于介质基板外部，通过合理设置接地单元，可影响金属地板的电流分布，实现良好的圆极化辐射。本专利技术提供的超宽带圆极化天线解决了传统圆极化天线带宽窄、方向图不稳定、增益变化幅度大等问题，具有结构紧凑、带宽超宽、方向图稳定、全方位面低交叉极化和宽轴比波束宽度的特点。
附图说明
[0017]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图1是本专利技术实施例提供的超宽带圆极化天线的分解示意图；
图2是本专利技术实施例提供的超宽带圆极化天线的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的超宽带圆极化天线的俯视图；图4是本专利技术实施例提供的超宽带圆极化天线的侧视图；图5是本专利技术实施例提供的超宽带圆极化天线的S11性能曲线图；图6是本专利技术实施例提供的超宽带圆极化天线的轴比和增益曲线图；图7是本专利技术实施例提供的超宽带圆极化天线在1.3GHz下xoz平面的辐射方向图；图8是本专利技术实施例提供的超宽带圆极化天线在1.3GHz下yoz平面的辐射方向图;图9是本专利技术实施例提供的超宽带圆极化天线在2.5GHz下xoz平面的辐射方向图；图10是本专利技术实施例提供的超宽带圆极化天线在2.5GHz下yoz平面的辐射方向图；图11是本专利技术实施例提供的超宽带圆极化天线在3.5GHz下xoz平面的辐射方向图；图12是本专利技术实施例提供的超宽带圆极化天线在3.5GHz下yoz平面的辐射方向图;图13是本专利技术实施例提供的超宽带圆极化天线在主平面的空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超宽带圆极化天线，其特征在于，包括间隔设置的金属地板和介质基板，所述介质基板靠近所述金属地板的表面设置有第一辐射阵子、第二辐射阵子，所述介质基板远离所述金属地板的表面设置有第三辐射阵子、第四辐射阵子，所述第一辐射阵子与所述第三辐射阵子形成第一阵子对，所述第二辐射阵子与所述第四辐射阵子形成第二阵子对，所述第一阵子对与所述第二阵子对正交；所述介质基板远离所述金属地板的表面还设置有一行波金属环，所述行波金属环设置于所述第三辐射阵子、第四辐射阵子外部；所述介质基板的尺寸小于所述金属地板尺寸，所述金属地板连接有接地单元，所述接地单元设置于所述介质基板外部。2.根据权利要求1所述的超宽带圆极化天线，其特征在于，所述第一辐射阵子与所述第二辐射阵子间隔设置，所述第一辐射阵子与所述第二辐射阵子之间设置有第一寄生贴片，所述第三辐射阵子与第四辐射阵子间隔设置，所述第三辐射阵子与所述第四辐射阵子之间设置有第二寄生贴片。3.根据权利要求2所述的超宽带圆极化天线，其特征在于，所述第一辐射阵子与所述第三辐射阵子旋转对称，所述第二辐射阵子与所述第四辐射阵子旋转对称，所述第一辐射阵子与所述第四辐射阵子之间设置有第三寄生贴片，所述第二辐射阵子与所述第三辐射阵子之间设置有第四寄生贴片。4.根据权利要求3所述的超宽带圆极化天线，其特征在于，所述介质基板靠近所述金属地板的表面还设置有第一相位延迟线，所述介质基板远离所述金属地板的表面设置有第二相位延迟线，所述第一相位延迟线、第二相位延迟线位于所述第一辐射阵子、第二辐射阵子、第三辐射阵子、第四辐射阵子围合形成的空间内。5.根据权利要求4所述的超宽带圆极化天线，其特征在于，所述金属地板与所述介质基板间设置有一馈电同轴线，所述第一相位延迟线、第一辐射阵子和第二辐射阵子连接于所述馈电同轴线的外导体，所述第二相位延迟线、第三辐射阵子和第四辐射阵子连接于所述馈电...

【专利技术属性】
技术研发人员：任雪，周钦，何文龙，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：