CN106486752A - 一种小型化高隔离度双极化微带天线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小型化高隔离度双极化微带天线，通过辐射贴片开孔加强与短路柱耦合作用的方式，实现了天线的小型化，且阻抗带宽较宽，极化隔离度较高。另外环形腔结构可以增加天线的波束宽度。本发明提出一种小型化高隔离度双极化微带天线。
Description
技术领域
本发明属于电磁场、微波与天线技术，具体为一种小型化高隔离度双极化微带天线，用于信号收发。
背景技术
在频谱资源日益紧张的背景下，双极化天线因其具有极化分集，频率复用、收发一体等优点而受到越来越多的关注。微带天线也因其具有低剖面、重量轻、体积小、结构简单和易制作等优点，广泛应用于无线通信、卫星遥感探测等诸多领域。目前国内外关于双极化微带天线阵列的研究主要包括双极化探针馈电微带天线,缝隙耦合双极化微带天线和微带共面馈电贴片天线，或者前面三种形式中的其中两种组合。由于微带天线的尺寸受到自由空间波长限制，使得微带天线的应用受到很大局限。且传统微带天线受介质基板影响较大，带宽较窄，效率较低。双极化微带天线的隔离度、阻抗带宽等指标常常要求较高，因此难以做到尺寸的小型化。
发明内容
要解决的技术问题
为了解决现有技术中双极化微带天线在高极化隔离度和宽阻抗带宽的情况下的小型化问题，本发明通过辐射贴片开孔加强与短路柱耦合作用的方式，实现了天线的小型化，且阻抗带宽较宽，极化隔离度较高。另外环形腔结构可以增加天线的波束宽度。本发明提出一种小型化高隔离度双极化微带天线。
技术方案
一种小型化高隔离度双极化微带天线，其特征在于包括辐射贴片、馈电探针、介质基板、馈电网络、短路柱、环形腔、地板和金属支撑柱；从上往下依次为辐射贴片、金属支撑柱、地板和介质基板，所述的辐射贴片为圆形，以圆心为中心均匀的开有4个馈电孔，馈电孔通过馈电探针穿过地板与介质基板上的馈电网络相连；在馈电孔形成的圆外均匀的开有4个耦合孔，在耦合孔与地板之间放置短路柱，环形腔位于地板上将辐射贴片包围。
所述的馈电探针和短路柱外套有介质空心圆柱。
在馈电网络上加有调谐枝节，用于调节电压驻波比。
调节环形腔的高度可以调节波束宽度。
所述的辐射贴片、地板和环形腔均为金属。
有益效果
本发明提出的一种小型化高隔离度双极化微带天线，相比传统微带天线，尺寸减小了28.6％，电压驻波比1.5以下的阻抗带宽为82.5MHz，端口隔离度大于48dB，波束宽度大于90°，增益达到了6.67dB，轴向交叉极化达到54dB。
附图说明
图1侧视图
图2俯视图
图3透视图
图4环形腔示意图
图5辐射贴片示意图
图6馈电探针示意图
图7短路柱示意图
图8地板与金属短路柱俯视图
图9地板与金属短路柱侧视图
图10馈电网络示意图
图11介质柱示意图
图12电压驻波比
图13两端口隔离度
图14 1端口1.415GHz 0度切面方向图
图15 1端口1.415GHz 90度切面方向图
图16 2端口1.415GHz 0度切面方向图
图17 2端口1.415GHz 90度切面方向图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
如图1-图3所示，为天线的整体结构示意图，包括辐射贴片1、馈电探针2、介质基板3、馈电网络4、短路柱5、环形腔6、地板7和金属支撑柱8；从上往下依次为辐射贴片1、金属支撑柱8、地板7和介质基板3，辐射贴片1位于金属支撑柱8上，介质基板3位于地板7的下方，金属支撑柱8位于辐射贴片1和地板7之间，起支撑作用；介质基板3不与地板7相临的一侧蚀刻有馈电网络4，辐射贴片1采用圆形辐射贴片，辐射贴片1上开有四个小孔和四个大孔，小孔为馈电孔，大孔为耦合孔；馈电孔通过馈电探针2穿过地板7与介质基板3上的馈电网络4相连，在馈电网络3上加有调谐枝节，可以调节电压驻波比。在耦合孔与地板7之间放置短路柱5，耦合孔的直径大于短路柱5的直径，两者是不接触的，环形腔6位于地板7上将辐射贴片1包围，调节环形腔的高度可以调节波束宽度。馈电探针2和短路柱5外套有介质空心圆柱，起保护和支撑作用。
该天线通过四点馈电提供两种正交的极化方式，通过短路柱与辐射贴片上的开孔的耦合作用达到缩小天线尺寸的目的。地板与辐射贴片之间采用空气介质，增加了天线带宽，提高了天线效率。
地板7的尺寸为100mm×100mm，厚度为2mm，天线整体尺寸较小100mm×100mm×33mm。
如图4所示，环形腔6的内半径49mm，外径r＝50mm，高度30mm。
如图5所示，为辐射贴片示意图，其中辐射贴片的半径R1＝40mm，大孔的圆心距离辐射贴片的圆心R2＝33.38mm，小孔的圆心距离辐射贴片的圆心R3＝14mm，R4＝5.4mm，图中四个大孔半径均为R4，位置关于贴片中心对称；四个小孔半径r1＝1mm，辐射贴片厚度1mm，介电常数2.65。
如图6所示，为馈电探针示意图，馈电探针包括一个实心长圆柱以及位于圆柱上的加粗部分，实心长圆柱的高度为24mm，半径R5＝1mm，上面加粗部分的高度为1mm，半径R6＝1.5mm。加粗部分利用焊接。
如图7所示，为短路柱示意图，短路柱的结构和馈电探针相似，高度一样，只是半径大于馈电探针，内半径R7＝1.5mm，外半径R8＝3mm。
如图8-9所示，为金属支撑柱示意图，金属支撑柱位于地板的中心，上端通过螺钉固定在辐射贴片上，螺钉半径R9＝7mm，金属支撑柱的半径r＝14mm，高度h＝20mm。
图10为馈电网络示意图，在馈电网络的输入端上加有调谐枝节，可以调节电压驻波比。
如图11所示，为介质空心圆柱示意图，介质空心圆柱用于套在馈电探针或者短路柱上，起保护和支撑作用。介质柱有两种规格：第一种的内径1mm，外径2.05mm，套在馈电探针上；第二种的内经1.5mm.，外径3mm；高度均为22mm。
图12-图17给出了天线的各种电性能仿真数据。
Claims (5)
1.一种小型化高隔离度双极化微带天线，其特征在于包括辐射贴片(1)、馈电探针(2)、介质基板(3)、馈电网络(4)、短路柱(5)、环形腔(6)、地板(7)和金属支撑柱(8)；从上往下依次为辐射贴片(1)、金属支撑柱(8)、地板(7)和介质基板(3)，所述的辐射贴片(1)为圆形，以圆心为中心均匀的开有4个馈电孔，馈电孔通过馈电探针(2)穿过地板(7)与介质基板(3)上的馈电网络(4)相连；在馈电孔形成的圆外均匀的开有4个耦合孔，在耦合孔与地板(7)之间放置短路柱(5)，环形腔(6)位于地板(7)上将辐射贴片(1)包围。
2.根据权利要求1所述的一种小型化高隔离度双极化微带天线，其特征在于所述的馈电探针(2)和短路柱(5)外套有介质空心圆柱。
3.根据权利要求1所述的一种小型化高隔离度双极化微带天线，其特征在于在馈电网络(3)上加有调谐枝节，用于调节电压驻波比。
4.根据权利要求1所述的一种小型化高隔离度双极化微带天线，其特征在于调节环形腔(6)的高度可以调节波束宽度。
5.根据权利要求1所述的一种小型化高隔离度双极化微带天线，其特征在于所述的辐射贴片(1)、地板(7)和环形腔(6)均为金属。
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