CN108493572A - 一种基于弯折t形旋转结构的定向圆极化天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于弯折T形旋转结构的定向圆极化天线，属于机械结构设计技术领域。包括介质基板、设置在介质基板上方的四个弯折T形辐射单元，设置在辐射单元下耦合馈电的多L形探针，设置在介质基板下面的接地面，以及支撑四个弯折T形辐射单元的四个泡沫柱，多L形探针下端通过同轴馈电与连接器的内导体相连接，连接器的外导体与接地面连接。本发明是一种基于弯折T形旋转结构的定向圆极化天线，采用多L形探针馈电结构，多弯折T形辐射单元，以及泡沫柱支撑起辐射贴片融合设计，有效地实现了圆极化、定向性和小型化的设计。

Description

一种基于弯折T形旋转结构的定向圆极化天线

技术领域

本发明属于机械结构设计技术领域，具体涉及一种基于弯折T形旋转结构的定向圆极化天线。

背景技术

着移动通信事业在全世界范围内的迅猛发展，给我们的日常生活带来了方便和快捷。现在人们对移动通信的要求已不仅仅局限于语音信号的传输，对数据、图像、动画和视频等多媒体信号的要求越来越迫切，并且对信号传输质量的要求也越来越高。随着空间技术和通信领域的发展，圆极化天线以他强大的优势，在无线领域中发挥着重要作用。线极化波容易在传输环境中发生极化偏转造成衰减，圆极化波遇到障碍物会反向，直射波和反射波会有极化隔离。圆极化波具有很强的抗干扰能力和防雨雾能力，在民用和军用领域被广泛使用。随着通信、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，单一极化方式已经难以满足要求，圆极化天线的应用就显得十分重要。在雷达中使用圆极化天线可以抗云、雨的干扰；在电子对抗中，使用圆极化天线可以干扰和侦察敌方的各种线极化和椭圆极化方式的无线电波；在剧烈摆动或滚动的飞行器上装置圆极化天线，可以在任何状态下都能收到信息；在航空、航天通信及遥测、遥感设备中采用圆极化天线，除可减小信号漏失外，还能消除由电离层法拉第旋转效应引起的极化畸变影响。可见，圆极化天线在机载、雷达、电子对抗、遥测、遥感等方面的应用前途是相当广阔的。相对于线极化天线，圆极化天线更有优势。研究圆极化天线的主要意义在于：

圆极化天线可接收任意线极化来波，并且圆极化天线辐射波可由任意线极化天线收到，故电子侦察和干扰中普遍采用圆极化天线；由于圆极化天线的极化正交性，即天线若辐射左旋圆极化波，则只接收左旋圆极化波而不接收右旋圆极化波；反之亦然，所以在通信领域极化分集工作和电子对抗等应用中圆极化天线被广泛应用；圆极化波入射到对称目标(如平面、球面等)时旋向逆转，因此圆极化天线应用于移动通信时等能抑制雨雾干扰和抗多径反射。

Shing-Lung Steven Yang等人在2008年提出一种L形宽缝圆极化天线，该天线由介质基板，介质基板上方的L形天线，介质基板下面的接地面以及下方的反射板组成。在L行馈线的末端添加一个短路通路，将馈线连接到接地面，这样可以减少馈线的长度并且产生圆极化波。但是该天线的尺寸较大，并且交叉极化较大。Ka Ming Mak and Kwai Man Luk在2009年提出一种蝴蝶结形贴片的圆极化天线结构，该天线由三层结构组成，最下层是介质基板以及馈电网络，上层是由两个短接蝴蝶结形状的贴片构成，最上层是两个电偶极子。该天线的尺寸较大，剖面高，不易于集成。Yi Liu等人在2015年提出一种类风车形圆极化天线，该天线由中心圆形辐射贴片以及四个弯折矩形辐射贴片组成，该天线通过中心圆形贴片作为单极子和四个弯曲分支矩形贴片作为电流回路，使天线成为圆极化天线。然而该天线是双层天线，剖面相对较高，并且天线带宽性能并不是很好，不易于集成。

发明内容

本发明的目的在于提供实现定向性设计、圆极化天线设计和多频带设计的具有尺寸小，便于灵活设计的一种基于弯折T形旋转结构的定向圆极化天线。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种基于弯折T形旋转结构的定向圆极化天线，包括介质基板、设置在介质基板上方的四个弯折T形辐射单元，设置在辐射单元下耦合馈电的多L形探针，设置在介质基板下面的接地面，以及支撑四个弯折T形辐射单元的四个泡沫柱，多L形探针下端通过同轴馈电与连接器的内导体相连接，连接器的外导体与接地面连接。

本发明还包括这样一些结构特征：

所述弯折T形辐射单元不与馈线直接连接，通过多L形探针进行耦合馈电，并通过泡沫柱将辐射贴片支撑起来以减小后向辐射。

通过四个T形弯折辐射单元放置角度相差90°，形成90°相位差异，实现圆极化设计。

T形辐射单元通过逆时针旋转设计，以减小尺寸，便于实现圆极化。

该设计也可以通过改变四个T形弯折辐射单元的角度或形状来实现双极化设计，或改变T形弯折角度或长度的不同来实现多频带设计。

本发明的有益效果在于：

本发明采用多L形探针馈电结构，采用间接耦合馈电和多辐射单元融合设计，采用四个T形弯折辐射单元放置角度相差90°，形成90°相位差异，可以实现天线的圆极化设计，并且可以根据实际需求，灵活方便的进行多频带的设计。由于本发明采用多L形探针馈电结构，减小了同轴电缆对天线辐射的影响，同时寄生辐射较低，并且相较于微带线馈电结构，L形探针馈电结构的天线具有较宽的带宽。本发明采用中央多L形探针对四个弯折T形辐射单元耦合馈电，实现圆极化天线设计，同时可以根据实际工程需求，通过改变相对一对弯折T形辐射单元的形状或角度来实现双极化天线设计。也可以通过改变T形辐射单元的弯折角度和长度，来实现多频带设计。同时，通过弯曲实现该天线的小形化设计，并且通过泡沫柱将辐射贴片支撑起来，减小了后向辐射，实现了定向性设计。

本发明采用多L形探针耦合馈电和多馈电单元馈电，通过调整各个辐射单元的尺寸，各弯折T形馈电单元之间的耦合缝隙，以及多L形探针和辐射单元之间的耦合缝隙来调整天线的谐振频率以及天线的频率带宽，该天线可以达到很好地匹配，满足圆极化的设计需求；本发明所涉及的一种基于弯折T形旋转结构的定向圆极化天线，具有尺寸小，便于灵活设计等特点，可以安装在GPS终端，移动通信终端等设备中，应用广泛。

附图说明

图1是本发明所设计天线的俯视图；

图2是本发明所设计天线的侧视图；

图3是本发明所设计天线的弯折T形辐射单元的结构示意图；

图4是本发明所设计天线的多L形探针的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

结合图1至图4，本发明设计了一种基于弯折T形旋转结构的定向圆极化天线，所设计的天线采用多L形探针馈电结构，多弯折T形辐射单元，以及通过泡沫柱支撑起辐射贴片等结构设计，进而实现圆极化和小形化设计，同时可以根据设计需求，开发双极化或多频带天线。

一种基于弯折T形旋转结构的定向圆极化天线，包括介质基板、设置在介质基板上方的四个弯折T形辐射单元，设置在辐射单元下通过耦合馈电的多L形探针，设置在介质基板下面的接地面，以及支撑四个弯折T形辐射单元的泡沫柱，多L形探针下端通过同轴馈电与连接器的内导体相连接，连接器的外导体与接地面连接。

所述弯折T形辐射单元由T形辐射单元弯折并成逆时针旋转构成，且采用多L形探针进行馈电。

通过弯折T形辐射单元旋转90°，形成90°相位差异，实现圆极化，通过泡沫柱将辐射贴片支撑起来，并在介质基板下面印制接地面，实现定向特性。

实施例一：

本发明所涉及的天线主要包括介质基板105，接地面104，设置在介质基板上方的四个弯折T形辐射单元1011,1012,1013和1014(只是本发明的一种实施例)，多L形探针102以及泡沫柱106。四个弯折T形辐射单元与多L形探针通过缝隙耦合进行间接馈电，弯折T形辐射单元通过逆时针旋转实现小型化设计，弯折的尺寸和角度都会影响所设计天线的阻抗匹配和阻抗带宽。通过调整各个辐射单元的尺寸，四个弯折T形辐射单元1011,1012,1013和1014与多L形探针之间的耦合以及四个弯折T形辐射单元之间的缝隙，该天线可以达到很好的匹配，可以满足圆极化的设计需求。所以，本发明所设计的天线可以作为圆极化天线，同时也可以通过相对两对弯折T形辐射单元的不同，设计出双极化天线，或是通过弯折T形辐射单元的尺寸角度不同，设计成为多频带天线。

所设计的天线采用多L形探针馈电，多L形探针102与连接器的内导体103相连接，连接器的外导体与接地面104连接。按照图1所示的结构通过泡沫柱106支撑在介质基板105上，通过调整四个弯折T形辐射单元的角度与尺寸，可以使天线具有圆极化的特性。

本发明的天线的带宽和谐振频率由每个辐射单元的长度和宽度，四个弯折T形辐射单元与多L形探针之间的耦合缝隙以及四个弯折T形辐射单元之间的耦合缝隙的尺寸共同决定。该天线采用多L形探针馈电结构，T形辐射单元采用弯折结构，辐射贴片通过泡沫柱远离接地面的结构，采用辐射单元间接馈电和多辐射单元耦合馈电的融合设计，便与实现小形化和定向性设计。

本发明的弯折T形辐射单元1011,1012,1013和1014通过与多L形探针之间的耦合间接馈电，且通过改变相对两对弯折T形辐射单元1011,1013和1012,1014的结构设计，可以实现双极化天线设计

本发明所设计的天线的四个弯折T形辐射单元1011,1012,1013和1014可以通过采用不同弯折长度或不同弯折角度，来实现双频带或多频带天线设计。

综上，本发明采用多L形探针馈电结构，多弯折T形辐射单元，以及通过泡沫柱支撑起辐射贴片等结构设计，便于实现圆极化、定向性和小形化设计。将T形辐射单元1011,1012,1013和1014进行弯折设计，减小天线的尺寸，节省空间，便于小形化设计。该天线通过多L形探针进行间接耦合设计，便于实现阻抗匹配和宽频带设计。四个弯折T形辐射单元与多L形探针之间的耦合缝隙可以调节天线的阻抗带宽和天线的匹配。弯折T形辐射单元的复用设计，根据所需要的天线的要求不同，可以设计为圆极化或双极化天线，增强天线设计的多功能性。本发明是一种基于弯折T形旋转结构的定向圆极化天线，采用多L形探针馈电结构，多弯折T形辐射单元，以及通过泡沫柱支撑起辐射贴片融合设计，从而实现圆极化天线设计，取得定向性和小形化的设计效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于弯折T形旋转结构的定向圆极化天线，其特征在于：包括介质基板、设置在介质基板上方的四个弯折T形辐射单元，设置在辐射单元下通过耦合馈电的多L形探针，设置在介质基板下面的接地面，以及支撑四个弯折T形辐射单元的泡沫柱，多L形探针下端通过同轴馈电与连接器的内导体相连接，连接器的外导体与接地面连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于弯折T形旋转结构的定向圆极化天线，其特征在于：所述弯折T形辐射单元由T形辐射单元弯折并成逆时针旋转构成，且采用多L形探针进行馈电。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于弯折T形旋转结构的定向圆极化天线，其特征在于：通过弯折T形辐射单元旋转90°，形成90°相位差异，实现圆极化，通过泡沫柱将辐射贴片支撑起来。