【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信，具体涉及一种使用人工磁导体结构的宽带低剖面交叉偶极子圆极化天线。
技术介绍
1、交叉偶极子圆极化天线有增益高、易加工、成本低等优点。然而，交叉偶极子的谐振点由偶极子的长度决定，阻抗带宽较窄、3db轴比带宽较窄。
2、为实现单向辐射，在交叉偶极子下方放置金属反射板，交叉偶极子与金属反射板之间的距离为四分之波长，天线整体的结构较大，剖面较高，不利于天线与电路及其他射频元件进行集成。
3、人工磁导体结构(amc)具有理想磁导体结构的特性，切向磁场为零，对入射波呈现同相反射相位特性，使用amc代替传统的金属反射板可以降低天线的剖面。然而，amc只能在特定频点下实现0°反射相位，同相反射相位带宽较窄。
4、相关技术中，王振东在其发表的论文“widebandamc surface and applicationsto low-profile circularly polarized slot antennas”(2019internationalconference on microwave and millimeter wave technology，doi:10.1109/icmmt45702.2019.8992239)中公开了一种使用宽带人工磁导体结构降低圆极化天线剖面的技术。该天线使用l形缝隙结构实现宽带圆极化的效果，但是最大辐射方向偏离轴向，影响圆极化辐射效果。整体剖面为0.159个波长，剖面较高，影响天线的组装与集成。
5、另外，徐煜思在其发表的论文“一种超
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种使用人工磁导体结构的宽带低剖面交叉偶极子圆极化天线，通过上层交叉偶极子天线实现圆极化，下层人工磁导体结构可以改变天线后向辐射波反射的相位，从而在保证前向辐射增益的同时降低天线剖面；用于解决现有技术中剖面高、阻抗带宽和3db轴比带宽窄的技术问题，可应用于微波通讯。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
3、一种使用人工磁导体结构的宽带低剖面交叉偶极子圆极化天线，包括从上至下依次设置的上层介质基板1、下层介质基板2及金属地板4；所述下层介质基板2和金属地板4之间加载空气腔3，上层介质基板1的上表面印制有沿y轴放置的第一偶极子5的其中一臂及沿x轴放置的第二偶极子6的其中一臂，以及印制连接上层介质基板1上表面第一偶极子5的两臂的90°第一相位延迟线7；上层介质基板1的下表面印制有沿y轴放置的第一偶极子5另外一臂及沿x轴放置的第二偶极子6的另外一臂，以及印制连接上层介质基板1下表面的第二偶极子6的两臂的90°第二相位延迟线8；上层介质基板1的上表面印制有寄生加载梯形贴片9；所述下层介质基板2的上表面印制有超表面结构10。
4、所述上层介质基板1上表面印制的90°第一相位延迟线7以及上层介质基板1下表面印制的90°第二相位延迟线8均为小半径的波浪形弧线。
5、所述上层介质基板1上表面印制的寄生加载梯形贴片9在x轴y轴构成的四个象限呈旋转对称式排布。
6、所述寄生加载梯形贴片9的斜边为弧线。
7、所述寄生加载梯形贴片9的底边边缘为波浪形。
8、所述下层介质基板2上表面印制的超表面结构10呈六角梅花型，均匀紧密排列分布。
9、所述上层介质基板1中心开通孔11，同轴线内芯通过通孔11给印制在上层介质基板1上表面的沿y轴放置的第一偶极子5的其中一臂以及沿x轴放置的第二偶极子6的其中一臂馈电；同轴线外皮与印制在上层介质基板1下表面的沿y轴放置的第一偶极子5另外一臂以及沿x轴放置的第二偶极子6的另外一臂连接。
10、所述超表面结构10与空气腔3以及金属地板4构成人工磁导体结构，保证前向辐射增益的前提下降低交叉偶极子圆极化天线的剖面。
11、所述90°第一相位延迟线7和90°第二相位延迟线8的小半径的波浪形弧线的半径范围为4.3-5.2mm。
12、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
13、1.本专利技术通过引入寄生加载梯形贴片9，在交叉偶极子的四周印制寄生加载梯形贴片，增加电流路径，从而增加谐振点，拓展了交叉偶极子圆极化天线的阻抗带宽和3db轴比带宽。
14、2.本专利技术通过引入波浪形弧线延长相位延迟线电流路径，拓宽了交叉偶极子圆极化天线的阻抗带宽。
15、3.本专利技术通过引入人工磁导体超表面结构，替代现有技术的金属反射板，可以在前向辐射增益的前提下降低交叉偶极子圆极化天线的剖面，拓宽同相反射相位带宽，在保证交叉偶极子圆极化天线有较宽的阻抗带宽和3db轴比带宽的同时，降低交叉偶极子圆极化天线的剖面。
16、4.本专利技术密排的六角梅花型的超表面结构10可以有效延长边缘电流路径，拓宽同相反射相位带宽，应用在交叉偶极子圆极化天线下方可以有效拓展3db轴比带宽。
17、综上，本专利技术具有在天线的阻抗带宽和3db带宽均能达到宽带效果的前提下，天线剖面降低至0.11个波长的优点。
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1.一种使用人工磁导体结构的宽带低剖面交叉偶极子圆极化天线，包括从上至下依次设置的上层介质基板(1)、下层介质基板(2)及金属地板(4)；其特征在于：所述下层介质基板(2)和金属地板(4)之间加载空气腔(3)，上层介质基板1的上表面印制有沿y轴放置的第一偶极子(5)的其中一臂及沿x轴放置的第二偶极子(6)的其中一臂，以及印制连接上层介质基板(1)上表面第一偶极子(5)的两臂的90°第一相位延迟线(7)；上层介质基板(1)的下表面印制有沿y轴放置的第一偶极子(5)另外一臂及沿x轴放置的第二偶极子(6)的另外一臂，以及印制连接上层介质基板(1)下表面的第二偶极子(6)的两臂的90°第二相位延迟线(8)；上层介质基板(1)的上表面印制有寄生加载梯形贴片(9)；所述下层介质基板(2)的上表面印制有超表面结构(10)。
2.根据权利要求1所述的一种使用人工磁导体结构的宽带低剖面交叉偶极子圆极化天线，其特征在于：所述上层介质基板(1)上表面印制的90°第一相位延迟线(7)以及上层介质基板(1)下表面印制的90°第二相位延迟线(8)均为小半径的波浪形弧线。
3.根据权利
4.根据权利要求1所述的一种使用人工磁导体结构的宽带低剖面交叉偶极子圆极化天线，其特征在于：所述寄生加载梯形贴片(9)的斜边为弧线。
5.根据权利要求1所述的一种使用人工磁导体结构的宽带低剖面交叉偶极子圆极化天线，其特征在于：所述寄生加载梯形贴片(9)的底边边缘为波浪形。
6.根据权利要求1所述的一种使用人工磁导体结构的宽带低剖面交叉偶极子圆极化天线，其特征在于：所述下层介质基板(2)上表面印制的超表面结构(10)呈六角梅花型，均匀紧密排列分布。
7.根据权利要求1所述的一种使用人工磁导体结构的宽带低剖面交叉偶极子圆极化天线，其特征在于：所述上层介质基板(1)中心开通孔(11)，同轴线内芯通过通孔(11)给印制在上层介质基板(1)上表面的沿y轴放置的第一偶极子(5)的其中一臂以及沿x轴放置的第二偶极子(6)的其中一臂馈电；同轴线外皮与印制在上层介质基板(1)下表面的沿y轴放置的第一偶极子(5)另外一臂以及沿x轴放置的第二偶极子(6)的另外一臂连接。
8.根据权利要求1所述的一种使用人工磁导体结构的宽带低剖面交叉偶极子圆极化天线，其特征在于：所述超表面结构(10)与空气腔(3)以及金属地板(4)构成人工磁导体结构，保证前向辐射增益的前提下降低交叉偶极子圆极化天线的剖面。
9.根据权利要求2所述的一种使用人工磁导体结构的宽带低剖面交叉偶极子圆极化天线，其特征在于：所述90°第一相位延迟线(7)和90°第二相位延迟线(8)的小半径的波浪形弧线的半径范围为4.3-5.2mm。
...【技术特征摘要】
1.一种使用人工磁导体结构的宽带低剖面交叉偶极子圆极化天线，包括从上至下依次设置的上层介质基板(1)、下层介质基板(2)及金属地板(4)；其特征在于：所述下层介质基板(2)和金属地板(4)之间加载空气腔(3)，上层介质基板1的上表面印制有沿y轴放置的第一偶极子(5)的其中一臂及沿x轴放置的第二偶极子(6)的其中一臂，以及印制连接上层介质基板(1)上表面第一偶极子(5)的两臂的90°第一相位延迟线(7)；上层介质基板(1)的下表面印制有沿y轴放置的第一偶极子(5)另外一臂及沿x轴放置的第二偶极子(6)的另外一臂，以及印制连接上层介质基板(1)下表面的第二偶极子(6)的两臂的90°第二相位延迟线(8)；上层介质基板(1)的上表面印制有寄生加载梯形贴片(9)；所述下层介质基板(2)的上表面印制有超表面结构(10)。
2.根据权利要求1所述的一种使用人工磁导体结构的宽带低剖面交叉偶极子圆极化天线，其特征在于：所述上层介质基板(1)上表面印制的90°第一相位延迟线(7)以及上层介质基板(1)下表面印制的90°第二相位延迟线(8)均为小半径的波浪形弧线。
3.根据权利要求1所述的一种使用人工磁导体结构的宽带低剖面交叉偶极子圆极化天线，其特征在于：所述上层介质基板(1)上表面印制的寄生加载梯形贴片(9)在x轴y轴构成的四个象限呈旋转对称式排布。
4.根据权利要求1所述的一种使用人工磁导体结构的宽带低剖面交叉偶极子圆极化天线，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹应增，杨玉修，宁茜妍，任光升，任建，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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