CN103647155B - 低轴比的宽带圆极化微带天线 - Google Patents
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Abstract
低轴比的宽带圆极化微带天线，它涉及一种带圆极化微带天线，具体涉及一种低轴比的宽带圆极化微带天线。本发明为了解决传统微带圆极化天线频带窄，轴比特性不好的问题。本发明的第一上层金属带条沿介质板正面一侧边缘印刷，第三上层金属带条沿介质板正面另一侧边缘印刷，第二上层金属带条沿介质板上边缘印刷，第四上层金属带条印刷在介质板正面的下部，第五上层金属带条印刷在间隙内，第六上层金属带条印刷在介质板正面的中部，第七上层金属带条印刷在介质板正面上第六上层金属带条的上方，第八上层金属带条印刷在介质板正面上第六上层金属带条的下方，下层金属带条印刷在介质板背面的底部。本发明用于无线电通信领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种带圆极化微带天线，具体涉及一种低轴比的宽带圆极化微带天线，属于无线电通信领域。
背景技术
随着现代电子信息技术的快速发展和无线电设备应用场合的日益扩展，天线作为一种能量转化和定向辐射和接收电磁波的设备，已受到了人们广泛关注和深入研究。天线作为无线通信设备的前端部件，对通信系统性能的优劣起着至关重要的作用。因此设计出能够满足目前多样化通信系统特定要求的高性能天线具有十分重要的应用价值。自1953年G.A.Deschamps提出微带辐射器的概念后，由于微波集成技术的发展和空间技术对低剖面天线的迫切需求，直到1972年，R.E.Munson和J.Q.Howcll等研究者制成了第一批实际的微带天线。由于微带天线具有剖面薄、体积小、重量轻、平面结构、可共形、易集成、功能多样化等一系列颇具特色的优点。近年来其应用领域愈加广泛，不仅在卫星通信、多普勒雷达、导弹遥测及武器引信等众多军事领域，目前也大量地应用在现代移动通信、卫星导航、电视广播、生物医学等民用领域。圆极化天线较线极化天线有诸多优点：旋向正交性，接收任意极化来波，其辐射波也可由任意极化天线接收；圆极化波入射到对称目标，反射波反旋等。因此采用圆极化波工作的雷达具有抑制雨雾干扰的能力。因为水滴近似呈球形，对圆极化波的反射是反旋的，而雷达目标(如飞机、导弹等)一般是非简单对称体，它对于圆极化波的反射波是椭圆极化波，具有相同旋向的圆极化成分。因此，圆极化天线已经在电子侦察和干扰领域获得了广泛的应用。这都使得圆极化天线的研究意义更加明显。目前对微带圆极化天线的研究已经日趋成熟，随着无线电技术的发展，微带圆极化天线的各项性能指标也变得日趋严格。从便携性、经济性、减小RCS以及EMC特性等角度考虑，往往期望可以仅采用一副天线获得多副天线的功能，而圆极化天线具有较强的抗干扰能力，因而收发一体双圆极化天线的研究意义非常重大，可广泛应用于电子侦查和干扰、电子对抗、无线通信、全球定位等领域。微带圆极化天线由于结合了微带天线和圆极化天线二者的优点及特性，因此被广泛应用于无线应用，如：测量、通信、卫星、航天、全球定位系统和RFID系统等卫星通信、遥控、遥测技术的发展，雷达应用范围的扩大以及对高速目标在各种极化方式和气候条件下跟踪测量的需要，单一极化方式已很难满足要求，圆极化天线的应用就显得十分重要。由于微带天线容易实现圆极化、双频段、双极化等多样化功能。因此对微带天线实现圆极化辐射这个课题的研究有着十分重大的意义。圆极化天线在无线电领域，特别是航天飞行器中都有重要的作用。由于飞行器姿态不固定，其通讯测控设备都要求天线辐射圆极化波，同时保证重量轻、成本低、易共形。圆极化微带天线在具有一系列优点的同时，也存在一些缺点，圆极化微带天线由于带宽较窄，其相对带宽一般只有0.7％-7％，因而在实际应用中受到了一定的限制。
发明内容
本发明为解决传统微带圆极化天线频带窄，轴比特性不好的问题，进而提出低轴比的宽带圆极化微带天线。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括介质板、第一上层金属带条、第二上层金属带条、第三上层金属带条、第四上层金属带条、第五上层金属带条、第六上层金属带条、第七上层金属带条、第八上层金属带条和下层金属带条，介质板为矩形板体，第一上层金属带条沿介质板正面一侧边缘印刷，且第一上层金属带条的上端与介质板正面的上边缘连接，第三上层金属带条沿介质板正面另一侧边缘印刷，且第三上层金属带条的上端与介质板正面的上边缘连接，第二上层金属带条沿介质板上边缘印刷，且第三上层金属带条位于第一上层金属带条与第三上层金属带条之间，第四上层金属带条印刷在介质板正面的下部，且第四上层金属带条沿长度方向中心线与介质板正面的下边缘平行，第四上层金属带条的一端与第一上层金属带条的下端连接，第四上层金属带条的另一端与第三上层金属带条的下端之间留有间隙，第五上层金属带条印刷在间隙内，且第五上层金属带条的下端与介质板正面的底边连接，第六上层金属带条印刷在介质板正面的中部，且第六上层金属带条沿长度方向的中心线与第四上层金属带条沿长度方向的中心线平行，第六上层金属带条的一端与第五上层金属带条的上端连接，第七上层金属带条印刷在介质板正面上第六上层金属带条的上方，且第七上层金属带条沿长度方向的中心线与第六上层金属带条沿长度方向的中心线垂直，第八上层金属带条印刷在介质板正面上第六上层金属带条的下方，且第八上层金属带条沿长度方向的中心线与第六上层金属带条沿长度方向的中心线垂直，下层金属带条为矩形，下层金属带条印刷在介质板背面的底部，且下层金属带条的一侧边与介质板的一侧边缘连接，下层金属带条的底边与介质板背面的底边连接。
本发明的有益效果是：本发明通过在L形带条上引入分支结构达到调节圆极化轴比的目的，拓宽了其使用范围，也达到了天线的小型化的目的，本发明减小了地板尺寸，达到双向辐射的作用，增加天线的适用情况。本发明相比于传统的圆极化天线相比，具有体积小，结构简单、带宽较宽的优点，更为重要的是，本发明的轴比极低，具有优异的圆极化特性，因此能够作为收发一体天线广泛应用于各种通信系统中，特别是在无线通信的终端接收机中有很好的应用前景。本发明的阻抗带宽可以达到1.95GHz-2.46GHz，在此范围内S11小于-10dB。同时，在此范围内轴比小于1.5dB。并且在绝大多数频点处的轴比是小于1dB。
附图说明
图1是本发明的正面示意图，图2是本发明的背面示意图，图3是天线的S参数示意图，
图4是天线在1.96GHz时天线的轴比示意图；图5为天线在2.0GHz时天线的轴比示意图；
图6为天线在2.1GHz时天线的轴比示意图；图7为天线在2.2GHz时天线的轴比示意图；
图8为天线在2.3GHz时天线的轴比示意图；图9为天线在2.46GHz时天线的轴比示意图；
图10为天线在2.2GHz，中心频点的方向图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图10说明本实施方式，本实施方式所述低轴比的宽带圆极化微带天线包括介质板1、第一上层金属带条2、第二上层金属带条3、第三上层金属带条4、第四上层金属带条5、第五上层金属带条6、第六上层金属带条7、第七上层金属带条8、第八上层金属带条9和下层金属带条10，介质板1为矩形板体，第一上层金属带条2沿介质板1正面一侧边缘印刷，且第一上层金属带条2的上端与介质板1正面的上边缘连接，第三上层金属带条4沿介质板1正面另一侧边缘印刷，且第三上层金属带条4的上端与介质板1正面的上边缘连接，第二上层金属带条3沿介质板1上边缘印刷，且第二上层金属带条3位于第一上层金属带条2与第三上层金属带条4之间，第四上层金属带条5印刷在介质板1正面的下部，且第四上层金属带条5沿长度方向中心线与介质板1正面的下边缘平行，第四上层金属带条5的一端与第一上层金属带条2的下端连接，第四上层金属带条5的另一端与第三上层金属带条4的下端之间留有间隙11，第五上层金属带条6印刷在间隙12内，且第五上层金属带条6的下端与介质板1正面的底边连接，第六上层金属带条7印刷在介质板1正面的中部，且第六上层金属带条7沿长度方向的中心线与第四上层金属带条5沿长度方向的中心线平行，第六上层金属带条7的一端与第五上层金属带条6的上端连接，第七上层金属带条8印刷在介质板1正面上第六上层金属带条7的上方，且第七上层金属带条8沿长度方向的中心线与第六上层金属带条7沿长度方向的中心线垂直，第八上层金属带条9印刷在介质板1正面上第六上层金属带条7的下方，且第八上层金属带条9沿长度方向的中心线与第六上层金属带条7沿长度方向的中心线垂直，下层金属带条10为矩形，下层金属带条10印刷在介质板1背面的底部，且下层金属带条10的一侧边与介质板1的一侧边缘连接，下层金属带条10的底边与介质板1背面的底边连接。
本实施方式中天线的馈电部分使用50Ω共面波导馈电。
具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述低轴比的宽带圆极化微带天线的介质板1的厚度为1.5mm，介质板1的介电常数为4.4。
本实施方式的技术效果是：如此设置，可以是天线的制作成本很低，便于实际中的应用。我们可以直接选择FR4板制作天线。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述低轴比的宽带圆极化微带天线的第一上层金属带条2、第二上层金属带条3、第三上层金属带条4、第四上层金属带条5、第五上层金属带条6、第六上层金属带条7、第七上层金属带条8、第八上层金属带条9、下层金属带条10的厚度均为0.1mm，第一上层金属带条2的长度为62.8mm，第一上层金属带条2的宽度为5.45mm，第二上层金属带条3的长度为62.8mm，第二上层金属带条3的宽度为5.45mm，第四上层金属带条5的长度为62.8mm，第四上层金属带条5的宽度为5.45mm，第五上层金属带条6的长度为36.45mm，第五上层金属带条6的宽度为3.17mm，第六上层金属带条7的长度为24mm，第六上层金属带条7的宽度为3.17mm，第七上层金属带条8的长度为15.7mm，第七上层金属带条8的宽度为3.17mm，第八上层金属带条9的长度为15.7mm，第八上层金属带条9的宽度为3.17mm，下层金属带条10的长度为252.8mm，下层金属带条10的宽度为15.45mm。
本实施方式的技术效果是：如此设置，如此设置，能够使天线的圆极化性能达到最优，可以保证轴比尽量小，圆极化带宽尽量宽。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述低轴比的宽带圆极化微带天线的第一上层金属带条2的下端与介质板1正面底边之间的距离L1为10mm，第四上层金属带条5的另一端与第五上层金属带条6之间距离L2为1mm，第六上层金属带条7与第四上层金属带条5之间的距离L3为18mm，第七上层金属带条8与第六上层金属带条7另一端之间的距离L4为13.2mm。
本实施方式的技术效果是：如此设置，同样是为了保证圆极化的性能能够很好的实现。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
Claims (4)
1.低轴比的宽带圆极化微带天线，其特征在于：所述低轴比的宽带圆极化微带天线包括介质板(1)、第一上层金属带条(2)、第二上层金属带条(3)、第三上层金属带条(4)、第四上层金属带条(5)、第五上层金属带条(6)、第六上层金属带条(7)、第七上层金属带条(8)、第八上层金属带条(9)和下层金属带条(10)，介质板(1)为矩形板体，第一上层金属带条(2)沿介质板(1)正面一侧边缘印刷，且第一上层金属带条(2)的上端与介质板(1)正面的上边缘连接，第三上层金属带条(4)沿介质板(1)正面另一侧边缘印刷，且第三上层金属带条(4)的上端与介质板(1)正面的上边缘连接，第二上层金属带条(3)沿介质板(1)上边缘印刷，且第二上层金属带条(3)位于第一上层金属带条(2)与第三上层金属带条(4)之间，第四上层金属带条(5)印刷在介质板(1)正面的下部，且第四上层金属带条(5)沿长度方向中心线与介质板(1)正面的下边缘平行，第四上层金属带条(5)的一端与第一上层金属带条(2)的下端连接，第四上层金属带条(5)的另一端与第三上层金属带条(4)的下端之间留有间隙(11)，第五上层金属带条(6)印刷在间隙(12)内，且第五上层金属带条(6)的下端与介质板(1)正面的底边连接，第六上层金属带条(7)印刷在介质板(1)正面的中部，且第六上层金属带条(7)沿长度方向的中心线与第四上层金属带条(5)沿长度方向的中心线平行，第六上层金属带条(7)的一端与第五上层金属带条(6)的上端连接，第七上层金属带条(8)印刷在介质板(1)正面上第六上层金属带条(7)的上方，且第七上层金属带条(8)沿长度方向的中心线与第六上层金属带条(7)沿长度方向的中心线垂直，第八上层金属带条(9)印刷在介质板(1)正面上第六上层金属带条(7)的下方，且第八上层金属带条(9)沿长度方向的中心线与第六上层金属带条(7)沿长度方向的中心线垂直，下层金属带条(10)为矩形，下层金属带条(10)印刷在介质板(1)背面的底部，且下层金属带条(10)的一侧边与介质板(1)的一侧边缘连接，下层金属带条(10)的底边与介质板(1)背面的底边连接。
2.根据权利要求1所述低轴比的宽带圆极化微带天线，其特征在于：介质板(1)的厚度为1.5mm，介质板(1)的介电常数为4.4。
3.根据权利要求1所述低轴比的宽带圆极化微带天线，其特征在于：第一上层金属带条(2)、第二上层金属带条(3)、第三上层金属带条(4)、第四上层金属带条(5)、第五上层金属带条(6)、第六上层金属带条(7)、第七上层金属带条(8)、第八上层金属带条(9)、下层金属带条(10)的厚度均为0.1mm，第一上层金属带条(2)的长度为62.8mm，第一上层金属带条(2)的宽度为5.45mm，第二上层金属带条(3)的长度为62.8mm，第二上层金属带条(3)的宽度为5.45mm，第四上层金属带条(5)的长度为62.8mm，第四上层金属带条(5)的宽度为5.45mm，第五上层金属带条(6)的长度为36.45mm，第五上层金属带条(6)的宽度为3.17mm，第六上层金属带条(7)的长度为24mm，第六上层金属带条(7)的宽度为3.17mm，第七上层金属带条(8)的长度为15.7mm，第七上层金属带条(8)的宽度为3.17mm，第八上层金属带条(9)的长度为15.7mm，第八上层金属带条(9)的宽度为3.17mm，下层金属带条(10)的长度为252.8mm，下层金属带条(10)的宽度为15.45mm。
4.根据权利要求1、2或3所述低轴比的宽带圆极化微带天线，其特征在于：第一上层金属带条(2)的下端与介质板(1)正面底边之间的距离(L1)为10mm，第四上层金属带条(5)的另一端与第五上层金属带条(6)之间距离(L2)为1mm，第六上层金属带条(7)与第四上层金属带条(5)之间的距离(L3)为18mm，第七上层金属带条(8)与第六上层金属带条(7)另一端之间的距离(L4)为13.2mm。
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