【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天线，设计适用于卫星通信的宽带圆极化磁电偶极子天线单元及天线阵列。
技术介绍
1、天线作为无线通信系统的终端，其主要作用是将空间中辐射的电磁波转换为导线中的电流或者将导线中的电流转换成空间辐射的电磁波，它是无线通信系统的重要组成部分，且和通信系统的工作性能紧密相关，其性能的优劣会直接影响到整个系统的通信效果。而在实际情况下，无线通信系统的工作环境往往是复杂多样的，系统经常会受到来自外部环境的干扰，随着社会和科技进步推动无线通信技术不断发展，使天线也面临着一系列的问题和挑战。单一的线极化方式已经无法满足现代通信的高性能需求，如果都采用线极化天线作为通信系统的接收和发射终端，有时就会发生多路径效应导致的信号衰落与失真，而圆极化天线因为可有效克服这一缺点，从而在天线领域内得以迅速发展。
2、圆极化天线一般是指椭圆度不大的椭圆极化天线，和线极化天线同属于椭圆极化天线的特例。由于任意极化波都可被圆极化天线接收，同时圆极化波也可被任意极化天线接收。圆极化天线的旋向正交性(不接收不同旋向的圆极化波)使得它在通信的极化分集应用中得以发挥优势。入射到对称目标(如平面、球面等)的圆极化波，其反射波的极化旋向会发生逆转，即右(左)旋波变为左(右)旋波，使得它能够有效克服雨雾干扰，减小多径反射。
3、信息技术的不断发展使得卫星在应急通信、导航定位、遥感遥测等领域得到了越来越广泛的关注和应用。卫星通信具有覆盖范围广、不受地理条件限制、适用性强等优点，可以实现在任意时间、任意地点的实时通信。卫星通信就是利用卫星作为中继
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种适用于当前卫星通信的宽带圆极化磁电偶极子天线阵列。与现有的圆极化天线阵列相比，该天线具有更宽的带宽、方向图对称、增益稳定等特点，可为应用于当前卫星通信圆极化天线的研发提供设计参考。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种适用于卫星通信的圆极化磁电偶极子天线单元，其特征在于，包括自上而下依次设置的第一介质基板、第一半固化层、第二介质基板、第二半固化层、第三介质基板、第三半固化层和第四介质基板；
4、所述第一介质基板上表面设置有互不连接的第一上层金属贴片；所述第三介质基板下表面设置有第一下层金属贴片；所述第四介质基板下表面设置有第二下层金属贴片。
5、所述第一上层金属贴片与所述第一下层金属贴片通过金属柱连接。
6、在一个实施例中，贯通第一介质基板、第一半固化层、第二介质基板、第二半固化层和第三介质基板设置有接地的金属柱，所述金属柱连接第一上层金属贴片、第一下层金属贴片；所述金属柱有4个，中心对称分布。
7、在一个实施例中，贯通第一介质基板、第一半固化层、第二介质基板、第二半固化层和第三介质基板设置有短路引脚，所述短路引脚连接第一上层金属贴片、第一下层金属贴片；所述短路引脚有2个，中心对称分布。
8、在一个实施例中，所述第一上层金属贴片有2个，所述第二上层金属贴片有2个，所述第二下层金属贴片为1个；每个第一上层金属贴片与第一下层金属贴片通过金属柱和短路引脚连接；每个第二上层金属贴片与第一下层金属贴片通过金属柱连接。
9、在一个实施例中，所述第一上层金属贴片为矩形加载枝节结构，第二上层金属贴片为矩形切割梯形结构；所述第一下层金属贴片的截面与第三介质基板的截面相同，中间蚀刻矩形缝隙；第二下层金属贴片设置为矩形微带线，设置有馈电端口。
10、在一个实施例中，所述矩形加载枝节是指在一个矩形的一侧加上由一个矩形和一个梯形构成的结构，其中，矩形a的长边l1＝3.7mm，矩形短边l2＝0.55mm，梯形长边l3＝1.1mm，梯形短边l4＝0.5mm；所述矩形切割梯形结构是指在一个矩形上切割一个梯形，其中，梯形的长边l5＝1.4mm,短边l6＝2.1mm。
11、在一个实施例中，所述圆极化磁电偶极子天线单元还包括位于第四介质基板上方的第三半固化层和第四介质基板。
12、本专利技术的第二目的，提供了一种圆极化磁电偶极子天线阵列，由四个所述的圆极化磁电偶极子天线单元按照2×2阵列分布组成；所述圆极化磁电偶极子天线阵列，包括馈电结构和圆极化磁电偶极子天线单元；所述馈电网络为一分四微带功分器，四个端口等幅同相。
13、所述馈电结构布置在所述天线阵列下方，包括第四介质基板，第一下层金属贴片和第二下层金属贴片。
14、在天线阵列中，每个馈电网络端口连接一个圆极化磁电偶极子天线单元，任意相邻两个天线单元之间间距相等，朝向相同。
15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
16、天线由底层金属贴片通过缝隙耦合馈电，通过改变顶层贴片的形状来影响电流路径产生满足圆极化的相位和幅度条件，多层介质基板的堆叠结构来实现磁偶极子所需要的高度，短路引脚结构的加入同样也是通过影响电流路径来展宽轴比带宽，如图6所示，圆极化磁电偶极子天线单元11.06-17.93ghz在范围内实现47.4％的-10db阻抗带宽；如图7所示，在12.60-16.79ghz范围内实现28.5％的轴比带宽；如图8所示，在11.10-18.59ghz范围内实现50％的3db增益带宽，在带宽内最大增益可以达到7.20dbi。
17、提供的ku波段磁电偶极子天线阵列，通过在基板上的2×2天线单元组成天线阵列，任意两个单元天线间距为18mm，并设置一分四功分馈电网络来给整个天线阵列馈电，各单元天线本身为圆极化，设计阵列是为了展宽天线的阻抗带宽和增强天线的增益。如图14所示，该天线阵列在10.62-17.91ghz范围内实现51.1％的-10db阻抗带宽；如图15所示，在12.45-16.59ghz范围内实现28.5％的轴比带宽；如图16所示，在10.89-17.46ghz范围内3db增益带宽为48.5％，带宽内最大增益可以达到12.71dbi。
18、综上，本专利技术不仅能实现天线的圆极化工作状态，宽阻抗带宽、宽轴比带宽和宽3db增益带宽，组阵后增益更高，还具有方向图对称、可靠性高、性能稳定等特点。
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1.一种圆极化磁电偶极子天线单元，其特征在于，包括自上而下依次设置的第一介质基板(1)、第一半固化层(2)、第二介质基板(3)、第二半固化层(4)、第三介质基板(5)、第三半固化层(6)、第四介质基板(7)；
2.根据权利要求1所述圆极化磁电偶极子天线单元，其特征在于贯通第一介质基板(1)、第一半固化层(2)、第二介质基板(3)、第二半固化层(4)、第三介质基板(5)设置有接地的金属柱(1101)和短路引脚(1102)，所述金属柱分别连接第一上层金属贴片(101)、第二上层金属贴片(102)和第一下层金属贴片(501)；所述金属柱(1101)有4个，所述短路引脚(1102)有2个，呈中心对称分布。
3.根据权利要求1所述圆极化磁电偶极子天线单元，其特征在于，所述第一上层金属贴片(101)和所述第二上层金属贴片(102)均为2个；每个上层金属贴片(101)与下层金属贴片(501)金属柱和短路引脚连接；每个上层金属贴片(102)与下层金属贴片(501)通过金属柱连接。
4.根据权利要求3所述圆极化磁电偶极子天线单元，其特征在于，所述第一上层金属贴片
5.根据权利要求4所述圆极化磁电偶极子天线单元，其特征在于，所述矩形加载枝节是指在一个矩形的一侧加上由一个矩形和一个梯形构成的结构，其中，矩形长边l1＝3.7mm，矩形短边l2＝0.55mm，梯形长边l3＝1.1mm，梯形短边l4＝0.5mm；所述矩形切割梯形结构是指在一个矩形上切割一个梯形，其中，梯形的长边l5＝1.4mm,短边l6＝2.1mm。
6.根据权利要求1所述圆极化磁电偶极子天线单元，其特征在于，所述圆极化磁电偶极子天线单元还包括位于第四介质基板上方的第三半固化层和第四介质基板。
7.一种圆极化磁电偶极子天线阵列，由四个所述的圆极化磁电偶极子天线单元呈2×2阵列分布组成，所述天线阵子由四个权利要求1或2或3或4或5或6所述的圆极化磁电偶极子天线单元呈正方形排列形式分布组成。
8.根据权利要求7所述Ku波段圆极化磁电偶极子天线阵列，其特征在于，所述Ku波段圆极化磁电偶极子天线阵列还包括馈电网络，其中，馈电网络为一分四微带功分器，四个端口等幅同相。所述馈电网络布置在所述天线阵列下方，包括第四介质基板，第二下层金属贴片和第三下层金属贴片。
...【技术特征摘要】
1.一种圆极化磁电偶极子天线单元，其特征在于，包括自上而下依次设置的第一介质基板(1)、第一半固化层(2)、第二介质基板(3)、第二半固化层(4)、第三介质基板(5)、第三半固化层(6)、第四介质基板(7)；
2.根据权利要求1所述圆极化磁电偶极子天线单元，其特征在于贯通第一介质基板(1)、第一半固化层(2)、第二介质基板(3)、第二半固化层(4)、第三介质基板(5)设置有接地的金属柱(1101)和短路引脚(1102)，所述金属柱分别连接第一上层金属贴片(101)、第二上层金属贴片(102)和第一下层金属贴片(501)；所述金属柱(1101)有4个，所述短路引脚(1102)有2个，呈中心对称分布。
3.根据权利要求1所述圆极化磁电偶极子天线单元，其特征在于，所述第一上层金属贴片(101)和所述第二上层金属贴片(102)均为2个；每个上层金属贴片(101)与下层金属贴片(501)金属柱和短路引脚连接；每个上层金属贴片(102)与下层金属贴片(501)通过金属柱连接。
4.根据权利要求3所述圆极化磁电偶极子天线单元，其特征在于，所述第一上层金属贴片(101)为矩形加载枝节结构，金属贴片(102)为矩形切割梯形结构；所述第二下层金属贴片(501)的截面与第三介...
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