CN103746188B - 一种基于缝隙微扰的双圆极化s波段印刷天线 - Google Patents

Abstract

一种基于缝隙微扰的双圆极化S波段印刷天线，它涉及一种S波段印刷天线，具体涉及一种基于缝隙微扰的双圆极化S波段印刷天线。本发明为可解决传统的微带圆极化天线频带较窄，增益较小的问题。本发明包括介质板、反射板、第一地板、第二地板、第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、第六微带线、第七微带线、第八微带线、第九微带线、第十微带线、第十一微带线和第十二微带线，介质板为矩形板体，第一地板、第二地板、第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、第六微带线、第七微带线、第八微带线、第九微带线、第十微带线、第十一微带线和第十二微带线均为长条形。本发明属于无线电通信领域。

Description

一种基于缝隙微扰的双圆极化S波段印刷天线

技术领域

本发明涉及一种S波段印刷天线，具体涉及一种基于缝隙微扰的双圆极化S波段印刷天线，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、定向辐射和接收电磁波的设备，已经受到了人们的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印刷天线。由于印刷天线具有剖面薄、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印刷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。由于印刷天线容易实现圆极化、双频段、双极化等多样化功能。因此对印刷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。圆极化印刷天线在具有一系列优点的同时，也存在一些缺点，圆极化印刷天线由于带宽较窄，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

本发明为解决传统的微带圆极化天线频带较窄，增益较小的问题，进而提出一种基于缝隙微扰的双圆极化S波段印刷天线。

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、反射板、第一地板、第二地板、第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、第六微带线、第七微带线、第八微带线、第九微带线、第十微带线、第十一微带线和第十二微带线，介质板为矩形板体，第一地板、第二地板、第一微带线、第二微带线、第三微带线、第四微带线、第五微带线、第六微带线、第七微带线、第八微带线、第九微带线、第十微带线、第十一微带线和第十二微带线均为长条形，第一微带线沿介质板正面的左侧边缘设置，且第一微带线的上端与介质板正面的顶端接触，第三微带线沿介质板正面的右侧边缘设置，且第三微带线的上端与介质板正面的顶边接触，第二微带线沿介质板正面的顶边设置，且第二微带线的左端与第一微带线的上端连接，第二微带线的右端与第三微带线的上端连接，第四微带线水平设置在介质板正面的下部，且第四微带线沿长度方向的中心线与介质板的底边平行，第四微带线的左端与第一微带线的下端之间留有第一间隙，第四微带线的右端与第三微带线的下端之间留有第二间隙，第五微带线的下端穿过第一间隙与介质板正面的底边接触，第五微带线的上端与第六微带线的左端连接，且第六微带线沿长度方向的中心线与介质板的底边平行，第七微带线设置在第六微带线的上方，且第七微带线的下端与第六微带线连接，第八微带线设置在第六微带线的下方，且第八微带线的上端与第六微带线连接，第九微带线的下端穿过第二间隙与介质板正面的底边连接，第九微带线的上端与第十微带线的右端连接，且第十微带线沿长度方向的中心线与介质板的底边平行，第十一微带线设置在第十微带线的上方，且第十一微带线的下端与第十微带线连接，第十二微带线设置在第十微带线的下方，且第十二微带线的上端与第十微带线连接，第一地板设置在介质板背面的右下角，第二地板设置在介质板背面的左下角，反射板设置在介质板的背面，且反射板板面与介质板的背面平行。

本发明的有益效果是：本发明通过在第一间隙和第二间隙中分别插入微带线，达到产生正交的90度相差的电流，实现了圆极化辐射，并且引入分支结构调整圆极化轴比。插入的两组微带线能够实现旋向相反的圆极化辐射，使得天线的适应性广泛。并且引入的分支结构可以使得天线的轴比变得十分小，不必通过组成阵列进行改善，使得天线的结构变得简单，性能更加稳定。

附图说明

图1是本发明的正面结构示意图，图2是本发明的背面结构示意图，图3是本发明的侧视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种基于缝隙微扰的双圆极化S波段印刷天线包括介质板1、反射板2、第一地板3、第二地板4、第一微带线5、第二微带线6、第三微带线7、第四微带线8、第五微带线9、第六微带线10、第七微带线11、第八微带线12、第九微带线13、第十微带线14、第十一微带线15和第十二微带线16，介质板1为矩形板体，第一地板3、第二地板4、第一微带线5、第二微带线6、第三微带线7、第四微带线8、第五微带线9、第六微带线10、第七微带线11、第八微带线12、第九微带线13、第十微带线14、第十一微带线15和第十二微带线16均为长条形，第一微带线5沿介质板1正面的左侧边缘设置，且第一微带线5的上端与介质板1正面的顶端接触，第三微带线7沿介质板1正面的右侧边缘设置，且第三微带线7的上端与介质板1正面的顶边接触，第二微带线6沿介质板1正面的顶边设置，且第二微带线6的左端与第一微带线5的上端连接，第二微带线6的右端与第三微带线7的上端连接，第四微带线8水平设置在介质板1正面的下部，且第四微带线8沿长度方向的中心线与介质板1的底边平行，第四微带线8的左端与第一微带线5的下端之间留有第一间隙17，第四微带线8的右端与第三微带线7的下端之间留有第二间隙18，第五微带线9的下端穿过第一间隙17与介质板1正面的底边接触，第五微带线9的上端与第六微带线10的左端连接，且第六微带线10沿长度方向的中心线与介质板1的底边平行，第七微带线11设置在第六微带线10的上方，且第七微带线11的下端与第六微带线10连接，第八微带线12设置在第六微带线10的下方，且第八微带线12的上端与第六微带线10连接，第九微带线13的下端穿过第二间隙18与介质板1正面的底边连接，第九微带线13的上端与第十微带线14的右端连接，且第十微带线14沿长度方向的中心线与介质板1的底边平行，第十一微带线15设置在第十微带线14的上方，且第十一微带线15的下端与第十微带线14连接，第十二微带线16设置在第十微带线14的下方，且第十二微带线16的上端与第十微带线14连接，第一地板3设置在介质板1背面的右下角，第二地板4设置在介质板1背面的左下角，反射板2设置在介质板1的背面，且反射板2板面与介质板1的背面平行。

本实施方式中第五微带线9与第六微带线10组成第一L形金属带条，第九微带线13和第十微带线14组成第二L形金属带条。

具体实施方式二：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种基于缝隙微扰的双圆极化S波段印刷天线的介质板1是边长为63mm的正方形板体，介质板1的厚度为1.5mm，介质板1相对介电常数为4.4，介质板1与反射板2之间的距离为38mm，第一地板3的长度为23mm，第一地板3的宽度为16mm，第二地板4的长度为20mm，第二地板4的宽度为16mm。

本实施方式的技术效果是：如此设置，采用相对介电常数较大的介质板能够实现天线的小型化。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、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种基于缝隙微扰的双圆极化S波段印刷天线的第一微带线5的长度为63mm，第一微带线5的宽度为6mm，第二微带线6的长度为63mm，第二微带线6的宽度为6mm，第三微带线7的长度为63mm，第三微带线7的宽度为6mm，第四微带线8的长度为52.6mm，第四微带线8的宽度为6mm，第五微带线9的长度为39mm，第五微带线9的宽度为3.2mm，第六微带线10的长度为13.2mm，第六微带线10的宽度为3mm，第七微带线11的长度为13.7mm，第七微带线11的宽度为3.2mm，第八微带线12的长度为13.7mm，第八微带线12的宽度为3.2mm，第九微带线13的长度为34mm，第九微带线13的宽度为3.2mm，第十微带线14的长度为13.2mm，第十微带线14的宽度为3.2mm，第十一微带线15的长度为15.7mm，第十一微带线15的宽度为3.2mm，第十二微带线16的长度为15.7mm，第十二微带线16的宽度为3.2mm。

本实施方式的技术效果是：如此设置，能够实现天线的双圆极化辐射特性并且能够有效地降低天线的轴比，并且使天线的结构简单，性能稳定。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、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述一种基于缝隙微扰的双圆极化S波段印刷天线的第一微带线5的下端与介质板1正面底边之间的距离为10mm，第三微带线7的下端与介质板1正面底边之间的距离为10mm。

本实施方式的技术效果是：如此设置，能够使天线的馈线为微带线，这种馈线易于和其它印刷电路进行集成。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

工作原理

本发明实现圆极化的原理是通过在第一间隙17插入第一L型金属带条，进而引起表面电流的扰动，借助金属带条的扰动引起表面电流的重新分布，以此实现圆极化，并通过结构重复，在第二间隙18内引入一个方向相反的第二L型金属带条，达到实现双圆极化的目的，仿真结果显示，本发明能够达到2.0-2.3GHz的带宽，同时，天线的增益能够达到5dBi，带宽相比一般的印刷天线要宽。通过在第一L型金属带条和第二L型金属带条上引入分支结构(即第七微带线和第八微带线、第十一微带线和第二微带线)达到调节天线轴比的作用，同时在实现双圆极化的基础上还不增加天线的整体尺寸，达到天线小型化的目的。

Claims (4)

1.一种基于缝隙微扰的双圆极化S波段印刷天线，其特征在于：所述一种基于缝隙微扰的双圆极化S波段印刷天线包括介质板(1)、反射板(2)、第一地板(3)、第二地板(4)、第一微带线(5)、第二微带线(6)、第三微带线(7)、第四微带线(8)、第五微带线(9)、第六微带线(10)、第七微带线(11)、第八微带线(12)、第九微带线(13)、第十微带线(14)、第十一微带线(15)和第十二微带线(16)，介质板(1)为矩形板体，第一地板(3)、第二地板(4)、第一微带线(5)、第二微带线(6)、第三微带线(7)、第四微带线(8)、第五微带线(9)、第六微带线(10)、第七微带线(11)、第八微带线(12)、第九微带线(13)、第十微带线(14)、第十一微带线(15)和第十二微带线(16)均为长条形，第一微带线(5)沿介质板(1)正面的左侧边缘设置，且第一微带线(5)的上端与介质板(1)正面的顶端接触，第三微带线(7)沿介质板(1)正面的右侧边缘设置，且第三微带线(7)的上端与介质板(1)正面的顶边接触，第二微带线(6)沿介质板(1)正面的顶边设置，且第二微带线(6)的左端与第一微带线(5)的上端连接，第二微带线(6)的右端与第三微带线(7)的上端连接，第四微带线(8)水平设置在介质板(1)正面的下部，且第四微带线(8)沿长度方向的中心线与介质板(1)的底边平行，第四微带线(8)的左端与第一微带线(5)的下端之间留有第一间隙(17)，第四微带线(8)的右端与第三微带线(7)的下端之间留有第二间隙(18)，第五微带线(9)的下端穿过第一间隙(17)与介质板(1)正面的底边接触，第五微带线(9)的上端与第六微带线(10)的左端连接，且第六微带线(10)沿长度方向的中心线与介质板(1)的底边平行，第七微带线(11)设置在第六微带线(10)的上方，且第七微带线(11)的下端与第六微带线(10)连接，第八微带线(12)设置在第六微带线(10)的下方，且第八微带线(12)的上端与第六微带线(10)连接，第九微带线(13)的下端穿过第二间隙(18)与介质板(1)正面的底边连接，第九微带线(13)的上端与第十微带线(14)的右端连接，且第十微带线(14)沿长度方向的中心线与介质板(1)的底边平行，第十一微带线(15)设置在第十微带线(14)的上方，且第十一微带线(15)的下端与第十微带线(14)连接，第十二微带线(16)设置在第十微带线(14)的下方，且第十二微带线(16)的上端与第十微带线(14)连接，第一地板(3)设置在介质板(1)背面的右下角，第二地板(4)设置在介质板(1)背面的左下角，反射板(2)设置在介质板(1)的背面，且反射板(2)板面与介质板(1)的背面平行。

2.根据权利要求1所述一种基于缝隙微扰的双圆极化S波段印刷天线，其特征在于：介质板(1)是边长为63mm的正方形板体，介质板(1)的厚度为1.5mm，介质板(1)相对介电常数为4.4，介质板(1)与反射板(2)之间的距离为38mm，第一地板(3)的长度为23mm，第一地板(3)的宽度为16mm，第二地板(4)的长度为20mm，第二地板(4)的宽度为16mm。

3.根据权利要求1所述一种基于缝隙微扰的双圆极化S波段印刷天线，其特征在于：第一微带线(5)的长度为63mm，第一微带线(5)的宽度为6mm，第二微带线(6)的长度为63mm，第二微带线(6)的宽度为6mm，第三微带线(7)的长度为63mm，第三微带线(7)的宽度为6mm，第四微带线(8)的长度为52.6mm，第四微带线(8)的宽度为6mm，第五微带线(9)的长度为39mm，第五微带线(9)的宽度为3.2mm，第六微带线(10)的长度为13.2mm，第六微带线(10)的宽度为3mm，第七微带线(11)的长度为13.7mm，第七微带线(11)的宽度为3.2mm，第八微带线(12)的长度为13.7mm，第八微带线(12)的宽度为3.2mm，第九微带线(13)的长度为34mm，第九微带线(13)的宽度为3.2mm，第十微带线(14)的长度为13.2mm，第十微带线(14)的宽度为3.2mm，第十一微带线(15)的长度为15.7mm，第十一微带线(15)的宽度为3.2mm，第十二微带线(16)的长度为15.7mm，第十二微带线(16)的宽度为3.2mm。

4.根据权利要求1、2或3所述一种基于缝隙微扰的双圆极化S波段印刷天线，其特征在于：第一微带线(5)的下端与介质板(1)正面底边之间的距离为10mm，第三微带线(7)的下端与介质板(1)正面底边之间的距离为10mm。