CN108879085A - 一种低交叉极化微带贴片天线 - Google Patents

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汤普祥
冯敏
吴翠翠
周雅莉
姚祺
陈峤羽
陈祥云
韦方
韦一方
张弘毅
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    • H01Q15/24—Polarising devices; Polarisation filters 

Abstract

本发明公开了一种低交叉极化微带贴片天线。该天线包括微波介质基板、矩形金属贴片、金属地板、短路金属柱和馈电探针，其中矩形金属贴片设置于微波介质基板的上表面，金属地板设置于微波介质基板的下表面；所述矩形金属贴片上设置两排短路金属柱，该两排短路金属柱分别沿着矩形金属贴片的两条非辐射边的边沿排列，且短路金属柱将矩形金属贴片和金属地板短接；馈电探针设置于矩形金属贴片上。本发明实现了优异的低交叉极化，提高了天线的极化纯度，同时增加了矩形微带贴片天线的增益，具有低剖面、结构简单、加工制作简单方便的优点。

Description

一种低交叉极化微带贴片天线
技术领域
本发明属于天线技术领域，特别是一种低交叉极化微带贴片天线。
背景技术
随着电子对抗技术的发展，相控阵雷达已成为现代雷达装备的主流。为有效对付严重电子干扰和ARM(反雷达导弹)，通常采取降低天线副瓣电平和增加天线工作带宽的方法，来提高相控阵雷达抗干扰性能。而相控阵天线的性能在很大程度上取决于辐射单元，这就要求设计天线单元不仅要具有宽频带特性同时还需为低交叉极化电平天线，否则严重的交叉极化电平将使主极化的低副瓣或超低副瓣本身失去意义。
电磁波是传递信息用的，有主通道和次通道，主通道的为同极化，次通道的必然被定义为交叉极化。极化是指在最大辐射方向上辐射电波的极化，其定义为在最大辐射方向上电场矢量端点运动的轨迹，由于天线本身物理结构等原因，天线辐射远场的电场矢量除了有所需要方向的运动外，还在其正交方向上存在分量，这就指的天线的交叉极化。
微带贴片天线具有剖面低、重量轻、体积小、成本低、便于集成和组成阵列等优点而得到广泛的研究和应用。对于微带天线来说交叉极化本身是个难点，目前一般轴向可以做到15～17dB，但是天线的极化纯度不高，矩形微带贴片天线的增益依然较低，存在结构复杂，加工制作繁琐，难于实现的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现优异的极化纯度特性，同时具有低剖面、加工制作简单方便的低交叉极化微带贴片天线。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种低交叉极化微带贴片天线，包括微波介质基板、矩形金属贴片、金属地板、短路金属柱和馈电探针，其中矩形金属贴片设置于微波介质基板的上表面，金属地板设置于微波介质基板的下表面；所述矩形金属贴片上设置两排短路金属柱，该两排短路金属柱分别沿着矩形金属贴片的两条非辐射边的边沿排列，且短路金属柱将矩形金属贴片和金属地板短接；馈电探针设置于矩形金属贴片上。
进一步地，所述微波介质基板为单层微波介质基板。
进一步地，所述矩形金属贴片上设置两排短路金属柱，每排短路金属柱中各短路金属柱等间距分布，各短路金属柱的半径相等。
进一步地，该天线关于矩形金属贴片的两条辐射边中点连线所在直线呈对称结构。
进一步地，所述每排短路金属柱中各短路金属柱等间距分布，且通过调节各短路金属柱间距来调节交叉极化值。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)使用单层矩形对称结构，金属圆柱对称分布，微波介质板均匀对称分布，这种结构实现了H面的优异的低交叉极化，提高了天线的极化纯度，同时增加了矩形微带贴片天线的增益；(2)结构具有低剖面，结构简单，加工制作简单方便，便于实现。
附图说明
图1为本发明实施例低交叉极化微带贴片天线的结构示意图。
图2为本发明实施例低交叉极化微带贴片天线的S11参数。
图3为本发明实施例低交叉极化微带贴片天线在中心频率处的H面增益图。
图4为本发明实施例低交叉极化微带贴片天线在中心频率处的E、H面方向图，其中(a)为E面方向图，(b)为H面方向图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细介绍，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
如图1所示，本发明低交叉极化微带贴片天线，包括微波介质基板1、矩形金属贴片2、金属地板3、短路金属柱4和馈电探针5，其中矩形金属贴片2设置于微波介质基板1的上表面，金属地板3设置于微波介质基板1的下表面；所述矩形金属贴片2上设置两排短路金属柱4，该两排短路金属柱分别沿着矩形金属贴片2的两条非辐射边的边沿排列，且短路金属柱4将矩形金属贴片2和金属地板3短接；馈电探针5设置于矩形金属贴片2上。
进一步地，所述微波介质基板1为单层微波介质基板。
进一步地，所述矩形金属贴片2上设置两排短路金属柱4，每排短路金属柱4中各短路金属柱4等间距分布，各短路金属柱4的半径相等。
进一步地，该天线关于矩形金属贴片2的两条辐射边中点连线所在直线呈对称结构。
进一步地，所述每排短路金属柱4中各短路金属柱4等间距分布，且通过调节各短路金属柱4间距来调节交叉极化值。
本发明的低交叉极化天线采用平行排列在矩形金属贴片2的非辐射边与金属地板3的微波介质板里短路金属柱4来实现。为了保证两列短路金属柱4均匀排布，对称分布，将短路金属柱4紧贴于矩形金属贴片2两侧。TM02模是产生矩形微带贴片交叉极化重要部分，短路金属柱4显著降低了这种模在垂直极化方向的强度。
本发明的具体制作过程如下，首先根据要求确定所选用介质基板的介电常数，介质板厚度。介电常数影响辐射图形的大小，矩形金属贴片2的面积和微波介质基板1的厚度决定了天线的工作频率。由于印制板加工精度的限制，短路金属柱4的半径设置为0.4mm。短路金属柱4的排列密度和大小影响矩形金属贴片2的低交叉极化，通过调节和选择适量的短路金属柱4，得到最优的短路金属柱4的半径和数量。
实施例
在制作的实施例设计中，选定微带天线的介质板尺寸为50mm×50mm，所述微带天线的工作中心频率为10GHz，矩形辐射单元的尺寸为10.2mm×22.2mm，短路金属圆柱半径均为0.4mm，总共22个，馈电探针的半径为0.3mm。天线介质板采用介电常数为2.2，损耗角正切为0.0012，厚度为1.575mm的Rogers Duroid 5880商用板材。
参见图2，为本发明实施例一种低交叉极化微带贴片天线的S11参数，天线带宽覆盖了9.70-10.50GHz(8％)。
参见图3，为本发明实施例一种低交叉极化微带贴片天线在中心频率处的E、H面的增益图，增益达7.4dB。
参见图4(a)～(b)，为本发明实施例一种低交叉极化微带贴片天线在中心频率处的E面、H面方向图，以及未加短路金属圆柱的简单金属贴片的的E面、H面方向图。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照特定的优选实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，随本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种低交叉极化微带贴片天线，其特征在于：包括微波介质基板(1)、矩形金属贴片(2)、金属地板(3)、短路金属柱(4)和馈电探针(5)，其中矩形金属贴片(2)设置于微波介质基板(1)的上表面，金属地板(3)设置于微波介质基板(1)的下表面；所述矩形金属贴片(2)上设置两排短路金属柱(4)，该两排短路金属柱分别沿着矩形金属贴片(2)的两条非辐射边的边沿排列，且短路金属柱(4)将矩形金属贴片(2)和金属地板(3)短接；馈电探针(5)设置于矩形金属贴片(2)上。
2.根据权利要求1所述的低交叉极化微带贴片天线，其特征在于：所述微波介质基板(1)为单层微波介质基板。
3.根据权利要求1所述的低交叉极化微带贴片天线，其特征在于：所述矩形金属贴片(2)上设置两排短路金属柱(4)，每排短路金属柱(4)中各短路金属柱(4)等间距分布，各短路金属柱(4)的半径相等。
4.根据权利要求1所述的低交叉极化微带贴片天线，其特征在于：该天线关于矩形金属贴片(2)的两条辐射边中点连线所在直线呈对称结构。
5.根据权利要求3所述的低交叉极化微带贴片天线，其特征在于：所述每排短路金属柱(4)中各短路金属柱(4)等间距分布，且通过调节各短路金属柱(4)间距来调节交叉极化值。
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