CN107768825A - 一种十字形圆极化槽天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种十字形圆极化槽天线，包括谐振腔和挡板，所述谐振腔底部分别开有一条缝隙，谐振腔底部上的缝隙相对于谐振腔底部中心线倾斜设置，所述挡板设置在谐振腔的顶部外壁上，且挡板上开有作为槽天线的两条缝隙，挡板上的两条缝隙相互垂直形成十字形结构。本发明能够在一个腔体内激发出两个谐振模式的电磁波，由十字形结构的两条缝隙形成低轴比的圆极化波，具有体积小、设计简单、易加工、天线增益高等优点，能够很好的满足现代通讯系统的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种缝隙槽天线，尤其是一种十字形圆极化槽天线，属于无线微波技术领域。
背景技术
微波天线是现代通信系统中发射端和接收端必不可少的器件，在现代无线应用系统中，单纯线极化天线已很难满足需求，圆极化天线能够实现电场轨迹360度的旋转，可以有效减少多径衰落和增强信道容量，圆极化天线因为这些优秀特性而受到广泛的关注，其应用在通信、遥感遥测、雷达、电子侦察与电子干扰等方面。
近年来，圆极化天线一直是基站的基本配置。此外，过去几十年来，缝隙槽天线一直是研究者的重要研究对象。
发明内容
本发明的目的是提供一种十字形圆极化槽天线，该天线能够在一个腔体内激发出两个谐振模式的电磁波，由十字形结构的两条缝隙形成低轴比的圆极化波，具有体积小、设计简单、易加工、天线增益高等优点，能够很好的满足现代通讯系统的要求。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种十字形圆极化槽天线，包括谐振腔和挡板，所述谐振腔底部分别开有一条缝隙，谐振腔底部上的缝隙相对于谐振腔底部中心线倾斜设置，所述挡板设置在谐振腔的顶部外壁上，且挡板上开有作为槽天线的两条缝隙，挡板上的两条缝隙相互垂直形成十字形结构。
作为一种优选方案，所述谐振腔底部上的缝隙相对于谐振腔底部中心线倾斜45度。
作为一种优选方案，所述谐振腔底部上的缝隙连接波导对谐振腔进行馈电。
作为一种优选方案，所述波导为矩形波导。
作为一种优选方案，所述挡板上的两条缝隙均开在挡板顶部至底部的位置上。
作为一种优选方案，所述谐振腔底部上的缝隙和挡板上的两条缝隙均为矩形缝隙。
作为一种优选方案，所述挡板上的两条缝隙长度不同。
作为一种优选方案，所述谐振腔和挡板均为矩形体结构，且谐振腔的顶部开口，所述挡板的长度大于谐振腔顶部开口的长度，挡板的宽度大于谐振腔顶部开口的宽度。
作为一种优选方案，所述挡板通过螺钉固定在谐振腔的顶部外壁上。
作为一种优选方案，所述谐振腔和挡板均采用金属材料制成。
本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
本发明的天线在谐振腔底部开出相对于谐振腔底部中心线倾斜设置的缝隙，以及在挡板上开出两条缝隙作为槽天线，且挡板上的两条缝隙相互垂直形成十字形结构，利用谐振腔底部上的缝隙对谐振腔进行馈电，在谐振腔内激发出两个谐振模式的电磁波，通过挡板上的两条缝隙形成低轴比的圆极化波；该天线方向性较好，而槽天线辐射比较好，性能好，结构简单，容易实现，因此整个天线具有增益高、方向性好的特点，能够满足圆极化的要求，并且实现比较低的轴比，可以广泛应用于基站天线中。
附图说明
图1为本发明实施例1的十字形圆极化槽天线立体结构示意图。
图2为本发明实施例1的十字形圆极化槽天线的S参数曲线图。
图3为本发明实施例1的十字形圆极化槽天线在轴比最低点的频点的辐射方向图。
图4为本发明实施例1的十字形圆极化槽天线轴比曲线图。
图5为加工本发明实施例1的十字形圆极化槽天线时的矩形金属块示意图。
图6为加工本发明实施例1的十字形圆极化槽天线时的金属板示意图。
其中，1-谐振腔，2-挡板，3-第一缝隙，4-第二缝隙，5-第三缝隙。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供了一种十字形圆极化槽天线，该天线包括谐振腔1和挡板2，所述谐振腔1和挡板2均采用金属材料制成，且均为矩形体结构，谐振腔1的顶部开口，使其内部填充有空气，所述挡板2通过螺钉固定在谐振腔1的顶部外壁上，挡板2的长度大于谐振腔1顶部开口的长度，挡板2的宽度大于谐振腔1顶部开口的宽度，本实施例中，挡板2的长度与谐振腔1顶部的长度相一致，挡板2的宽度与谐振腔1顶部的宽度相一致。
所述谐振腔1作为谐振器，能够谐振两个模式，其底部开有第一缝隙3，第一缝隙3为矩形缝隙，其相对于谐振腔1底部的中心线倾斜设置，倾斜角度可以为45度，第一缝隙3可以连接波导对谐振腔1进行馈电，其中波导优选为矩形波导。
所述挡板2上开有第二缝隙4和第三缝隙5，第二缝隙4和第三缝隙5作为槽天线，且均为矩形缝隙，两者长度不同，第二缝隙4和第三缝隙5均开在挡板2顶部至底部的位置上，从挡板2的顶面上看，第二缝隙4为两条长边左右设置、两条短边上下设置的矩形结构，第三缝隙5为两条短边左右设置、两条长边上下设置的矩形结构，且第二缝隙4和第三缝隙5相互垂直形成十字形结构。
本实施例的十字形圆极化槽天线，工作原理如下：
第一缝隙3连接矩形波导，作为输入端口(第一端口)，第二缝隙4和第三缝隙5作为输出端口(第二端口)，第一缝隙3连接的矩形波导馈电，将能量传输到谐振腔1内部进行谐振，在谐振滤波后，通过第二缝隙4和第三缝隙5将能量辐射出去，S参数曲线如图2所示，其中实线为仿真S参数曲线，虚线为测量S参数曲线。
如图3和图4所示，本实施例通过在谐振腔1底部倾斜45度的第一缝隙3对谐振腔1进行馈电，在谐振腔1内激发出两个谐振模式的电磁波，通过挡板2上的第二缝隙4和第三缝隙5形成低轴比的圆极化波；该天线方向性较好，而槽天线辐射比较好，性能好，结构简单，容易实现。
本实施例的十字形圆极化槽天线，加工过程如下：
第一部分：如图5所示，在一个矩形金属块中间开一个矩形腔作为谐振腔1，在谐振腔1的底部分别开出一条倾斜45度的矩形缝隙作为馈电端口(第一缝隙3)，该矩形缝隙可以连接矩形波导对谐振腔1进行馈电，在谐振腔1的顶部直接开口；
第二部分：如图6所示，将一块金属板作为挡板2，在该挡板2上开出两条相互垂直(呈十字形)且长度不同的矩形缝隙(第二缝隙4和第三缝隙5)作为槽天线，该挡板2的长、宽尺寸应比谐振腔1的顶部开口大，以满足全封闭的要求；
将第一部分和第二部分用螺钉固定，最后连上矩形波导进行测试。
上述实施例中，所述谐振腔和挡板采用的金属材料可以为铝、铁、锡、铜、银、金和铂的任意一种，或可以为铝、铁、锡、铜、银、金和铂任意一种的合金。
综上所述，本发明的天线在谐振腔底部开出相对于谐振腔底部中心线倾斜设置的缝隙，以及在挡板上开出两条缝隙作为槽天线，且挡板上的两条缝隙相互垂直形成十字形结构，利用谐振腔底部上的缝隙对谐振腔进行馈电，在谐振腔内激发出两个谐振模式的电磁波，通过挡板上的两条缝隙形成低轴比的圆极化波；该天线方向性较好，而槽天线辐射比较好，性能好，结构简单，容易实现，因此整个天线具有增益高、方向性好的特点，能够满足圆极化的要求，并且实现比较低的轴比，可以广泛应用于基站天线中。
以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种十字形圆极化槽天线，其特征在于：包括谐振腔和挡板，所述谐振腔底部分别开有一条缝隙，谐振腔底部上的缝隙相对于谐振腔底部中心线倾斜设置，所述挡板设置在谐振腔的顶部外壁上，且挡板上开有作为槽天线的两条缝隙，挡板上的两条缝隙相互垂直形成十字形结构。
2.根据权利要求1所述的一种十字形圆极化槽天线，其特征在于：所述谐振腔底部上的缝隙相对于谐振腔底部中心线倾斜45度。
3.根据权利要求1所述的一种十字形圆极化槽天线，其特征在于：所述谐振腔底部上的缝隙连接波导对谐振腔进行馈电。
4.根据权利要求3所述的一种十字形圆极化槽天线，其特征在于：所述波导为矩形波导。
5.根据权利要求1所述的一种十字形圆极化槽天线，其特征在于：所述挡板上的两条缝隙均开在挡板顶部至底部的位置上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种十字形圆极化槽天线，其特征在于：所述谐振腔底部上的缝隙和挡板上的两条缝隙均为矩形缝隙。
7.根据权利要求6所述的一种十字形圆极化槽天线，其特征在于：所述挡板上的两条缝隙长度不同。
8.根据权利要求1-5任一项所述的一种十字形圆极化槽天线，其特征在于：所述谐振腔和挡板均为矩形体结构，且谐振腔的顶部开口，所述挡板的长度大于谐振腔顶部开口的长度，挡板的宽度大于谐振腔顶部开口的宽度。
9.根据权利要求1-5任一项所述的一种十字形圆极化槽天线，其特征在于：所述挡板通过螺钉固定在谐振腔的顶部外壁上。
10.根据权利要求1-5任一项所述的一种十字形圆极化槽天线，其特征在于：所述谐振腔和挡板均采用金属材料制成。
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