CN105161848A - 椭圆缝隙圆极化微带天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了椭圆缝隙圆极化微带天线，涉及通信、测控领域。本微带天线包括反射地板1、介质板2和同轴电缆3，介质板2的上表面设置有微带馈线4，介质板2的下表面设置有腐蚀形成的椭圆缝隙5，微带馈线4在椭圆缝隙5内的投影长度小于椭圆缝隙5的长轴的一半。本发明根据通信、测控对极化纯度、安装空间要求设计，有驻波带宽宽、轴比带宽宽的特点；本发明还具有轮廓低、尺寸小、易集成等特点，特别适用于通信、测控系统中飞行器载体高性能低轮廓圆极化天线的制造。
Description
技术领域
本发明涉及通信、测控领域中的一种椭圆缝隙圆极化微带天线，本发明较适合应用于要求圆极化辐射天线的通信、测控系统中。
背景技术
目前在通信、测控系统中可以形成圆极化的微带天线主要有以下几种结构形式，在性能上虽各有特点，但均存在某种不足。
1、切角圆极化微带天线：该形式天线结构简单，轮廓低，但天线轴比、驻波带宽小于2％。
2、外接圆极化电桥的圆极化微带天线形式，该形式的微带天线轴比、驻波带宽较宽通常其小于3dB轴比带宽大于15％，小于2的驻波带宽大于20％，但外接圆极化电桥占用空间较大、馈线冗长、差损较大，不利于天线、网络一体化设计。
3、缝隙耦合圆极化微带天线，该形式的圆极化微带天线与传统的圆极化微带天线比较，具有阻抗、轴比带宽宽的特点，但由于缝隙结构的不对称性，往往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
本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种椭圆缝隙结构圆极化微带天线，本发明的特点是，阻抗、轴比带宽宽，波束宽度宽，结构紧凑等特点。
本发明是这样实现的：椭圆缝隙圆极化微带天线，包括反射地板1、介质板2和同轴电缆3，反射地板1设置在介质板2的下方，介质板2的上敷铜层为微带馈线4，介质板2的下敷铜层设置有腐蚀形成的椭圆缝隙5，微带馈线4与椭圆缝隙5的长轴的夹角为30度至60度，微带馈线4在椭圆缝隙5内的投影长度小于椭圆缝隙5的长轴的一半；同轴电缆3的内导体6焊接在微带馈线4上，介质板2的下敷铜层与反射地板1分别焊接在同轴电缆3的外导体8上。
其中，所述的椭圆缝隙5的长轴为工作中心频率对应波长的0.34倍，长轴和短轴的比为1.2。
其中，所述的微带馈线4与椭圆缝隙5的长轴的夹角为45度。
本发明与背景技术比较有如下优点：
1、本发明的椭圆缝隙圆极化微带天线由反射地板1、介质板2、同轴电缆3构成，能在宽频带内产生高质量的圆极化定向波束，其小于3dB轴比带宽大于20％，小于2的驻波带宽大于25％。
2、本发明整个天线结构简单、紧凑，与其他圆极化微带天线比较无需外接圆极化馈电网络，单点馈电可形成较好的圆极化辐射效果，同时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。
附图说明
图1是本发明三维结构示意图。
图2是槽耦合圆极化微带天线俯视图。
图3是槽耦合圆极化微带天线侧视图。
具体实施方式
参照图1、图2，图3，本发明由反射地板1、介质板2、同轴电缆3构成，图1是本发明三维结构示意图，给出了各部件间的相对位置关系，图2是本发明俯视图，其中微带馈线4位于介质板2上敷铜层，起到对辐射缝隙馈电的作用，椭圆缝隙5在介质板2下敷铜层，它的作用是辐射或接收圆极化电磁信号，完成电磁信号转换，实施例采用印制板敷铜结构，在印制板下方腐蚀形成该椭圆缝隙，此设计是为方便同轴电缆3的内导体6焊接在微带馈线4上；同轴电缆3的外导体8焊接在敷铜地板7上，敷铜地板7即介质板2的下表面，同时同轴电缆3的低端焊接在反射地板1上；反射地板1的作用保证天线定向辐射，实现较高的增益。
研究发现：当椭圆缝隙5的长轴为工作中心频率对应波长的0.34倍，长轴和短轴的比为1.2时，天线轴比小于2dB的带宽为20％，其中微带馈线4与椭圆缝隙5的长轴的夹角当从30度～60度时天线的中心频点轴比相对最佳，以工作频率为4GHz的该形式天线为例，此夹角为45度。
本发明工作原理如下：当发射信号时，发射机发射信号，经同轴电缆3输入到微带馈线4，在椭圆缝隙5上激励起旋转场，经反射地板反射后形成定向辐射，并以圆极化电磁波的形式辐射到自由空间，天线的接收和发射为互易过程，信号由椭圆缝隙5接收到圆极化信号，并通过微带馈线4耦合到椭圆缝隙5上的信号，最终由同轴电缆3输出到外接接收机。
Claims (3)
1.椭圆缝隙圆极化微带天线，包括反射地板(1)、介质板(2)和同轴电缆(3)，反射地板(1)设置在介质板(2)的下方，其特征在于：介质板(2)的上敷铜层为微带馈线(4)，介质板(2)的下敷铜层设置有腐蚀形成的椭圆缝隙(5)，微带馈线(4)与椭圆缝隙(5)的长轴的夹角为30度至60度，微带馈线(4)在椭圆缝隙(5)内的投影长度小于椭圆缝隙(5)的长轴的一半；同轴电缆(3)的内导体(6)焊接在微带馈线(4)上，介质板(2)的下敷铜层与反射地板(1)分别焊接在同轴电缆(3)的外导体(8)上。
2.根据权利要求1所述的椭圆缝隙微带天线，其特征在于：所述的椭圆缝隙(5)的长轴为工作中心频率对应波长的0.34倍，长轴和短轴的比为1.2。
3.根据权利要求1或2所述的椭圆缝隙微带天线，其特征在于：所述的微带馈线(4)与椭圆缝隙(5)的长轴的夹角为45度。
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