一种口径耦合馈电双频双圆极化单片贴片天线制造技术

本发明专利技术提出一种口径耦合馈电双频双圆极化单片贴片天线，涉及微波通信的技术领域，对比利用微带贴片天线两两正交模式实现双频双圆极化的方式，在金属贴片天线上开设第一矩形缝隙

【技术实现步骤摘要】
一种口径耦合馈电双频双圆极化单片贴片天线


[0001]本专利技术涉及微波通信的
，更具体地，涉及一种口径耦合馈电双频双圆极化单片贴片天线
。

技术介绍

[0002]圆极化天线是卫星通信
、
遥感
、
全球定位系统等通信领域重要的器件之一
。
贴片天线具有体积小
、
重量轻
、
安装方便和低加工成本等优点，圆极化天线具有对抗多径干扰，缓解法拉第旋转问题，以及其对发射端和接收端极化匹配不敏感，对收发天线之间的相对摆放方式没有限制等优点，因此，圆极化贴片天线应用广泛
。
[0003]在一些情况下，与单频宽带天线相比，多频段天线在减少带外干扰方面具备很大的优势
。
许多无线系统工作在几个不同的频段，
GNSS(Global Navigation Satellite System
，全球卫星导航系统
)
使用的信号包括
L1
频段
(1.575GHZ)、L2
频段
(1.227GHz)
和
L5
频段
(1.176GHz)。
卫星系统的上行和下行链路同样也工作在不同频段，其中，
C
波段的卫星通信的上行频段在
6GHZ
，下行频段在
4GHz
；
Ku
波段的卫星通信的上行频段在
14GHz
，下行频段在
12GHz
；
Ka
波段的卫星通信的上行频段在
30GHZ
，下行频段在
20GHZ。
对于此类多频无线系统，为了实现双频双圆极化，可以利用堆叠贴片
(“Yang H C,Fan Y,Liu X Y.A compact dual
‑
band stacked patch antenna with dual circular polarizations for BeiDou navigation satellite systems[J].IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,2019,18(7):1472
‑
1476”)
的方法，采用多个工作在单频的圆极化天线分别覆盖每个频段
。
然而，这种设计方案需要引入多个贴片，会增加天线和无线系统的尺寸
、
重量和成本
。
也可以利用额外的馈电网络产生4路等幅度和相位依次为0°
、90
°
、180
°
和
270
°
的信号激励多个贴片天线单元
(“Zhang Y Q,Li X,Yang L,et al.Dual
‑
band circularly polarized annular
‑
ring microstrip antenna for GNSS applications[J].IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,2013,12:615
‑
618”)
，但是这些技术方案也使得天线整体尺寸增大，并且引入了额外复杂的馈电网络
。
如果能用一个多频天线去覆盖多个工作频段，将可以大大压缩无线系统的尺寸
、
重量和成本
。
于是如何以简单紧凑的结构在单个贴片上实现双频双圆极化性能引起了广泛的关注
。
一种在贴片边缘加载枝节
(Zhang J D,Zhu L,Liu N W,et al.Dual
‑
band and dual
‑
circularly polarized single
‑
layer microstrip array based on multiresonant modes[J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation,2017,65(3):1428
‑
1433.)
的方法被提出，通过枝节加载干扰模式电流重塑高频段极化正交的
TM
30
/TM
03
模式，改变模式的辐射状态，然而这种设计方法具有一定的约束性，往往需要同时干扰改变两个方向的电流分布
。
并且在同个贴片天线内，
TM
30
/TM
03
模式一般是
TM
10
/TM
01
模式谐振频率的三倍，两个圆极化辐射的频率相差较大，两个频段的工作频率很难调节拉近，难以满足很多实际应用要求
。
同时贴片天线属于谐振型天线，其固有带宽窄，难以满足现有通信系统工作带宽要求
。
因此，如何在不额外引入复杂的馈电网络基础上，以简单紧凑的结构在单个贴片天线上实现双频双圆极
化性能，满足现有通信系统工作带宽要求是技术难点之一
。

技术实现思路

[0004]为解决当前实现双频双圆极化性能的贴片天线引入的馈电网络复杂，结构尺寸大的问题，本专利技术提出一种口径耦合馈电双频双圆极化单片贴片天线，以简单紧凑的结构在单个贴片天线上，灵活实现双频段圆极化性能
。
[0005]为解决上述问题，本申请采用的技术方案为：
[0006]一种口径耦合馈电双频双圆极化单片贴片天线，包括：上下平行布置的第一介质板与第二介质板
、
金属贴片天线
、
金属地板及馈电结构，所述金属贴片天线置于第一介质板上，金属贴片天线上开设有第一矩形缝隙
、
第二矩形缝隙及第三矩形缝隙，第一矩形缝隙与第三矩形缝隙平行，分别垂直连接在第二矩形缝隙的两端，金属贴片天线的一侧连接有枝节，所述枝节置于第一介质板上；所述金属地板置于第二介质板上，金属地板上开设有矩形槽；所述馈电结构置于第二介质板的下方，馈电结构的设置方向与矩形槽的方向垂直
。
[0007]优选地，第一介质板与第二介质板之间为空气层
。
[0008]通过上述技术方案，利用空气层不仅增加了天线的阻抗带宽，而且提高了天线的辐射效率，提高了天线的辐射效率及增强了增益
。
[0009]优选地，所述矩形槽包括三个按直线依次连接贯通的第一矩形槽
、
第二矩形槽及第三矩形槽
。
[0010]优选地，所述馈电结构包括第一馈电金属
、
垂直连接第一馈电金属的第二馈电金属，所述第一馈电金属的一端作为天线馈电端口
。
[0011]优选地，所述金属贴片天线通过第一矩形缝隙
、
第二矩形缝隙本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种口径耦合馈电双频双圆极化单片贴片天线，其特征在于，包括：上下平行布置的第一介质板
(1)
与第二介质板
(2)、
金属贴片天线
(3)、
金属地板
(4)
及馈电结构
(5)
，所述金属贴片天线
(3)
置于第一介质板
(1)
上，金属贴片天线
(3)
上开设有第一矩形缝隙
(31)、
第二矩形缝隙
(32)
及第三矩形缝隙
(33)
，第一矩形缝隙
(31)
与第三矩形缝隙
(33)
平行，分别垂直连接在第二矩形缝隙
(32)
的两端，金属贴片天线
(3)
的一侧连接有枝节
(6)
，所述枝节
(6)
置于第一介质板
(1)
上；所述金属地板
(4)
置于第二介质板
(2)
上，金属地板
(4)
上开设有矩形槽
(41)
；所述馈电结构
(5)
置于第二介质板
(2)
的下方，馈电结构
(5)
的设置方向与矩形槽的方向垂直
。2.
根据权利要求1所述的口径耦合馈电双频双圆极化单片贴片天线，其特征在于，第一介质板
(1)
与第二介质板
(2)
之间为空气层
。3.
根据权利要求1所述的口径耦合馈电双频双圆极化单片贴片天线，其特征在于，所述矩形槽
(41)
包括三个按直线依次连接贯通的第一矩形槽
(411)、
第二矩形槽
(412)
及第三矩形槽
(413)。4.
根据权利要求3所述的口径耦合馈电双频双圆极化单片贴片天线，其特征在于，所述馈电结构
(5)
包括第一馈电金属
(51)、
垂直连接第一馈电金属
(51)
的第二馈电金属
(52)
，所述第一馈电金属
(51)
的一端作为天线馈电端口
(7)。5.
根据权利要求4所述的口径耦合馈电双频双圆极化单片贴片天线，其特征在于，所述金属贴片天线
(3)
通过第一矩形缝隙
(31)、
第二矩形缝隙
(32)
及第三矩形缝隙
(33)
加载引入了槽模式；所述金属贴片天线
(3)
通过枝节
(6)
加载重构了
TM
20
模式，重塑
TM
20
模式为边向辐射模式
。6.
根据权利要求5所述的口径耦合馈电双频双圆极化单片贴片天线，其特征在于，
TM
10
模式和
TM
01
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴琼森，陈文威，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：