CN104901007A - 一种槽耦合圆极化微带天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种槽耦合圆极化微带天线。其包括从上往下依次布置的辐射贴片层介质板、馈电网络层介质板和反射铝板；辐射贴片层介质板是在绝缘介质板的一面敷有辐射贴片；馈电网络层介质板是在绝缘介质板的一面敷有铜质薄膜层，在该铜质薄膜层上蚀刻有两个耦合槽，在该绝缘介质板的另一面敷有圆极化馈电网络；耦合槽的形状为凹字形，两个凹字形的耦合槽只在一个拐角点上相交，而且相互垂直、对称，两个凹字形的耦合槽的凹口都朝向两个凹字形的耦合槽共同包合的空间的外部。本发明区别于传统的直槽设计，凹槽弯折部分可以实现对天线驻波曲线的调谐；两凹槽垂直对称放置，保证了激励起两个极化正交、幅度相等的电磁波。

Description

一种槽耦合圆极化微带天线
技术领域
本发明涉及一种通信、测控领域中的微带天线，尤其是一种槽耦合圆极化微带天线。
背景技术
现有的一种槽耦合圆极化微带天线，包括从上往下依次布置的辐射贴片层介质板、馈电网络层介质板和反射铝板；辐射贴片层介质板是在绝缘介质板的一面敷有用来辐射或接收圆极化电磁信号的铜质薄膜层，把该铜质薄膜层称为辐射贴片；馈电网络层介质板是在绝缘介质板的一面敷有铜质薄膜层，在该铜质薄膜层上蚀刻有两个耦合槽，在该绝缘介质板的另一面敷有圆极化馈电网络，所谓圆极化馈电网络是一种印制电路，用来实现对耦合槽的激励或者提取耦合槽中的信号；圆极化馈电网络依次由用于接收信号的接收端、用来对信号进行等功率分配的等功率分配段、用来实现两路信号90°相差的90°移相段和用来实现对馈电网络匹配调谐的开路枝节组成。该种槽耦合圆极化微带天线需要加载隔离电阻实现较宽的轴比带宽，这样产生了两个问题：一方面，隔离电阻需要人工焊接，当阵列规模较大时，需要巨大的工作量，又很难保证单元焊接的一致性；另一方面，隔离电阻会产生一定的差损，导致辐射增益不同程度的下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：实现对天线驻波曲线的调谐，保证激励起两个极化正交、幅度相等的电磁波。
为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种槽耦合圆极化微带天线，包括从上往下依次布置的辐射贴片层介质板、馈电网络层介质板和反射铝板；辐射贴片层介质板是在绝缘介质板的一面敷有辐射贴片；馈电网络层介质板是在绝缘介质板的一面敷有铜质薄膜层，在该铜质薄膜层上蚀刻有两个耦合槽，在该绝缘介质板的另一面敷有圆极化馈电网络；圆极化馈电网络依次由接收端、等功率分配段、90°移相段和开路枝节组成；耦合槽的形状为凹字形，两个凹字形的耦合槽只在一个拐角点上相交，而且相互垂直、对称，两个凹字形的耦合槽的凹口都朝向两个凹字形的耦合槽共同包合的空间的外部。
开路枝节的末端呈扇形。
辐射贴片层介质板、馈电网络层介质板和反射铝板通过绝缘介质柱分隔和支撑。
辐射贴片敷设在辐射贴片层介质板的下表面。
两个耦合槽设置在馈电网络层介质板的上表面，圆极化馈电网络敷设在馈电网络层介质板的下表面。
圆极化馈电网络通过接收端连接SMA馈电接插件。
本发明所取得的有益效果：
两个凹字形耦合槽相互垂直设置在馈电网络层介质板的一面，区别于传统的直槽设计，它占用的空间较小，并可避免两槽交叉，同时凹槽弯折部分可以实现对天线驻波曲线的调谐；两凹槽垂直对称放置，保证了激励起两个极化正交、幅度相等的电磁波。
开路枝节末端的扇形构造与传统的矩形构造相比具有较宽的阻抗带宽。因为有了两个凹字形耦合槽和开路枝节末端的扇形构造这样的设置，就可以不再加载隔离电阻而实现较宽的轴比带宽。其在宽频带内产生高质量的圆极化定向波束，小于3dB轴比带宽大于20％，小于2的驻波带宽大于20％。该设计实现了天线与网络一体化设计，可实现阵列天线设计，适用于要求圆极化天线的通信系统中。
绝缘介质柱对各层之间起到了支撑作用，与金属螺钉比较它的重量轻、对天线辐射影响小。
辐射贴片设置在辐射贴片层介质板的下表面，绝缘介质板对辐射贴片可起到保护作用。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1为本发明的立体构造示意图；
图2为本发明另一角度的立体构造示意图；
图3为馈电网络层介质板一面的两个凹字形耦合槽的设置构造示意图；
图4为圆极化馈电网络的构造示意图；
图5为圆极化馈电网络开路枝节末端的扇形构造示意图。
图中：1.辐射贴片层介质板；2.馈电网络层介质板；3.反射铝板；4.绝缘介质柱；5.SMA馈电接插件；6.辐射贴片；7.耦合槽；8.圆极化馈电网络；9.接收端；10.等功率分配段；11.90°移相段；12.开路枝节；13.末端。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种槽耦合圆极化微带天线，包括从上往下依次布置的辐射贴片层介质板1、馈电网络层介质板2和反射铝板3；辐射贴片层介质板1是在绝缘介质板的一面敷有辐射贴片6；馈电网络层介质板2是在绝缘介质板的一面敷有铜质薄膜层，在该铜质薄膜层上蚀刻有两个耦合槽7，在该绝缘介质板的另一面敷有圆极化馈电网络8；圆极化馈电网络8依次由接收端9、等功率分配段10、90°移相段11和开路枝节12组成；耦合槽7的形状为凹字形，两个凹字形的耦合槽7只在一个拐角点上相交，而且相互垂直、对称，两个凹字形的耦合槽7的凹口都朝向两个凹字形的耦合槽7共同包合的空间的外部。两个凹字形耦合槽7相互垂直设置在馈电网络层介质板2的一面，区别于传统的直槽设计，它占用的空间较小，并可避免两槽交叉，同时凹槽弯折部分可以实现对天线驻波曲线的调谐；两凹槽垂直对称放置，保证了激励起两个极化正交、幅度相等的电磁波。
开路枝节12的末端13呈扇形。开路枝节12末端13的扇形构造与传统的矩形构造相比具有较宽的阻抗带宽。因为有了两个凹字形耦合槽7和开路枝节12末端13的扇形构造这样的设置，就可以不再加载隔离电阻而实现较宽的轴比带宽。其在宽频带内产生高质量的圆极化定向波束，小于3dB轴比带宽大于20％，小于2的驻波带宽大于20％。该设计实现了天线与网络一体化设计，可实现阵列天线设计，适用于要求圆极化天线的通信系统中。
辐射贴片层介质板1、馈电网络层介质板2和反射铝板3通过绝缘介质柱4分隔和支撑。绝缘介质柱4对各层之间起到了支撑作用，与金属螺钉比较它的重量轻、对天线辐射影响小。
辐射贴片6敷设在辐射贴片层介质板1的下表面。辐射贴片6设置在辐射贴片层介质板1的下表面，绝缘介质板对辐射贴片6可起到保护作用。
两个耦合槽7设置在馈电网络层介质板2的上表面，圆极化馈电网络8敷设在馈电网络层介质板2的下表面。
圆极化馈电网络8通过接收端9连接SMA馈电接插件5。
本发明工作原理如下：当发射信号时，SMA馈电接插件5接发射机发射信号，输入到圆极化馈电网络8，分为两路信号，幅度相等，相差90°，在垂直设置的凹字形耦合槽7激励器起圆极化电磁波，该圆极化波通过空间耦合方式在辐射贴片6上激励起电磁波，并由它辐射到自由空间。天线的接收和发射为互易过程，信号由辐射贴片6接收到，并通过凹字形耦合槽7耦合到辐射贴片6的信号，并由圆极化馈电网络8提取合成信号，最终由SMA馈电接插件5及同轴电缆输出到外接接收机。

Claims (6)

1.一种槽耦合圆极化微带天线，包括从上往下依次布置的辐射贴片层介质板(1)、馈电网络层介质板(2)和反射铝板(3)；辐射贴片层介质板(1)是在绝缘介质板的一面敷有辐射贴片(6)；馈电网络层介质板(2)是在绝缘介质板的一面敷有铜质薄膜层，在该铜质薄膜层上蚀刻有两个耦合槽(7)，在该绝缘介质板的另一面敷有圆极化馈电网络(8)；圆极化馈电网络(8)依次由接收端(9)、等功率分配段(10)、90°移相段(11)和开路枝节(12)组成；其特征在于：耦合槽(7)的形状为凹字形，两个凹字形的耦合槽(7)只在一个拐角点上相交，而且相互垂直、对称，两个凹字形的耦合槽(7)的凹口都朝向两个凹字形的耦合槽(7)共同包合的空间的外部。
2.根据权利要求1所述的槽耦合圆极化微带天线，其特征在于：开路枝节(12)的末端(13)呈扇形。
3.根据权利要求1所述的槽耦合圆极化微带天线，其特征在于：辐射贴片层介质板(1)、馈电网络层介质板(2)和反射铝板(3)通过绝缘介质柱(4)分隔和支撑。
4.根据权利要求1所述的槽耦合圆极化微带天线，其特征在于：辐射贴片(6)敷设在辐射贴片层介质板(1)的下表面。
5.根据权利要求1所述的槽耦合圆极化微带天线，其特征在于：两个耦合槽(7)设置在馈电网络层介质板(2)的上表面，圆极化馈电网络(8)敷设在馈电网络层介质板(2)的下表面。
6.根据权利要求1所述的槽耦合圆极化微带天线，其特征在于：圆极化馈电网络(8)通过接收端(9)连接SMA馈电接插件(5)。
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