【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微带天线的，特别涉及一种基于超表面的小型化宽带圆极化微带天线。
技术介绍
1、圆极化天线因其独特的特性而被广泛应用于全球卫星导航系统(gnss)、移动卫星通信、无线射频识别(rfid)、无线局域网(wlan)、电视直播服务(dbs)和全球微波互联接入(wimax)等无线通信系统中，然而，传统的微带圆极化天线因其固有的窄带属性在实际应用中受到限制。
2、目前研究者提出了许多展宽圆极化带宽的方法，例如增加天线介质层厚度、使用低介电常数材料、加载寄生贴片单元等(见参考文献：j.m.kovitz,et al.(2014),“usingthick substrates and capacitive probe compensation to enhance the bandwidthof traditional cp patch antennas,”ieee trans.antennas propag.以及参考文献：k.ding,et al.(2021)“a stacked patch antenna with broadband circularpolarization and flat gains,”ieee access.)。然而这些方法有的以牺牲天线剖面高度为代价，有的则是增加了天线的设计尺寸，并且展宽天线带宽的能力依然有限。
3、超表面在天线中的应用为宽带天线的设计提供了新的思路和潜力，通过在超表面上激励起一对正交模，并采用合适的缝隙激励可以在一定程度上展宽天线的圆极化带宽(见参考文献：li
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有圆极化微带阵列天线带宽窄、尺寸较大的缺点，提出一种基于超表面的小型化宽带圆极化微带天线。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案所提供的基于超表面的小型化宽带圆极化微带天线，包括：由上至下依次平行设置的超表面层5、第一层介质板1、接地板3、第二层介质板2和微带馈线6，其中，所述超表面层5为4×4个矩形单元均匀排列组成的矩形阵列；每个所述矩形单元设有第一超表面开槽和第二超表面开槽；所述第一超表面开槽和第二超表面开槽为相同的中线对称形状，两者相对交错设置，且两者中线平行；所述第一层介质板1和接地板3之间设置空气层；所述接地板3设置由十字缝隙7和四个l型缝隙8组成的风车型缝隙4；其中，所述接地板3中点、十字缝隙7中点和所述超表面层5中点重合；所述微带馈线6与所述十字缝隙7耦合。
3、作为上述天线的一种改进，所述十字缝隙7具有依次从接地板3中点向外延伸的第一段缝隙71、第二段缝隙72、第三段缝隙73和第四段缝隙74，其中，任意两段相邻缝隙之间的夹角为90度；所述第一段缝隙71的宽度﹤第二段缝隙72的宽度﹤第三段缝隙73的宽度﹤第四段缝隙74的宽度。
4、作为上述天线的一种改进，所述十字缝隙7的每一段缝隙的长度均小于所需频带内最高频率对应的半个波长，其中，所述第一段缝隙71和第三段缝隙73长度相同，所述第二段缝隙72和第四段缝隙74的长度相同，所述第一段缝隙71和第二段缝隙72长度不同。
5、作为上述天线的一种改进，所述微带馈线6具有依次串联的第六段微带馈线66、第一段微带馈线61、第二段微带馈线62、第三段微带馈线63、第四段微带馈线64、第五段微带馈线65；其中，所述第一段微带馈线61垂直于所述第一段缝隙71，并与所述第一段缝隙71耦合；所述第二段微带馈线62垂直于所述第二段缝隙72，并与所述第二段缝隙72耦合；所述第三段微带馈线63垂直于所述第三段缝隙73，并与所述第三段缝隙73耦合；所述第四段微带馈线64垂直于所述第四段缝隙74，并与所述第四段缝隙74耦合；所述第五段微带馈线65从所述第四段微带馈线64末端向所述接地板3边缘延伸；所述第六段微带馈线66从所述第一段微带馈线61末端延伸至所述接地板3边缘。
6、作为上述天线的一种改进，所述四个l型缝隙8的一端分别与所述第一段缝隙71、第二段缝隙72、第三段缝隙73和第四段缝隙74相接；所述四个l型缝隙8的宽度相同，开口角度相同，且所述开口均朝向所述十字缝隙7中点。
7、作为上述天线的一种改进，所述第一超表面开槽和第二超表面开槽为相同的中线对称的漏斗形，两个中线对称的漏斗形开口相对交错设置，使所述第一超表面开槽和第二超表面开槽的中线不重合。
8、作为上述天线的一种改进，所述第一超表面开槽和第二超表面开槽相对的边之间，留有一定距离。
9、与现有的技术相比，本专利技术的优势在于：
10、1、在有限尺寸下最大程度地利用了设计空间，产生了多个圆极化模式，从而实现了天线的宽带圆极化工作；
11、2、天线的结构简单，易于拓展，非常适合作为单元间隔受限的阵列中的阵元，可以有效地降低由于阵因子的栅瓣而导致的高频处的副瓣电平。
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1.一种基于超表面的小型化宽带圆极化微带天线，其特征在于，包括：由上至下依次平行设置的超表面层(5)、第一层介质板(1)、接地板(3)、第二层介质板(2)和微带馈线(6)，其中，
2.根据权利要求1所述的基于超表面的小型化宽带圆极化微带天线，其特征在于，所述十字缝隙(7)具有依次从接地板(3)中点向外延伸的第一段缝隙(71)、第二段缝隙(72)、第三段缝隙(73)和第四段缝隙(74)，其中，任意两段相邻缝隙之间的夹角为90度；所述第一段缝隙(71)的宽度﹤第二段缝隙(72)的宽度﹤第三段缝隙(73)的宽度﹤第四段缝隙(74)的宽度。
3.根据权利要求2所述的基于超表面的小型化宽带圆极化微带天线，其特征在于，所述十字缝隙(7)的每一段缝隙的长度均小于所需频带内最高频率对应的半个波长，其中，所述第一段缝隙(71)和第三段缝隙(73)长度相同，所述第二段缝隙(72)和第四段缝隙(74)的长度相同，所述第一段缝隙(71)和第二段缝隙(72)长度不同。
4.根据权利要求2所述的基于超表面的小型化宽带圆极化微带天线，其特征在于，所述微带馈线(6)具有依次串
5.根据权利要求2所述的基于超表面的小型化宽带圆极化微带天线，其特征在于，所述四个L型缝隙(8)的一端分别与所述第一段缝隙(71)、第二段缝隙(72)、第三段缝隙(73)和第四段缝隙(74)相接；所述四个L型缝隙(8)的宽度相同，开口角度相同，且所述开口均朝向所述十字缝隙(7)中点。
6.根据权利要求1所述的基于超表面的小型化宽带圆极化微带天线，其特征在于，所述第一超表面开槽和第二超表面开槽为相同的中线对称的漏斗形，两个中线对称的漏斗形开口相对交错设置，使所述第一超表面开槽和第二超表面开槽的中线不重合。
7.根据权利要求1所述的基于超表面的小型化宽带圆极化微带天线，其特征在于，所述第一超表面开槽和第二超表面开槽相对的边之间，留有一定距离。
...【技术特征摘要】
1.一种基于超表面的小型化宽带圆极化微带天线，其特征在于，包括：由上至下依次平行设置的超表面层(5)、第一层介质板(1)、接地板(3)、第二层介质板(2)和微带馈线(6)，其中，
2.根据权利要求1所述的基于超表面的小型化宽带圆极化微带天线，其特征在于，所述十字缝隙(7)具有依次从接地板(3)中点向外延伸的第一段缝隙(71)、第二段缝隙(72)、第三段缝隙(73)和第四段缝隙(74)，其中，任意两段相邻缝隙之间的夹角为90度；所述第一段缝隙(71)的宽度﹤第二段缝隙(72)的宽度﹤第三段缝隙(73)的宽度﹤第四段缝隙(74)的宽度。
3.根据权利要求2所述的基于超表面的小型化宽带圆极化微带天线，其特征在于，所述十字缝隙(7)的每一段缝隙的长度均小于所需频带内最高频率对应的半个波长，其中，所述第一段缝隙(71)和第三段缝隙(73)长度相同，所述第二段缝隙(72)和第四段缝隙(74)的长度相同，所述第一段缝隙(71)和第二段缝隙(72)长度不同。
4.根据权利要求2所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：柳海鹏，张云华，赵晓雯，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：
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