CN109687168B - 一种形变振子圆极化天线 - Google Patents
一种形变振子圆极化天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109687168B CN109687168B CN201910144404.0A CN201910144404A CN109687168B CN 109687168 B CN109687168 B CN 109687168B CN 201910144404 A CN201910144404 A CN 201910144404A CN 109687168 B CN109687168 B CN 109687168B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rectangular
- strip line
- gap
- vibrator
- printed board
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 33
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 7
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
- H01Q1/526—Electromagnetic shields
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
- H01Q13/10—Resonant slot antennas
- H01Q13/106—Microstrip slot antennas
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
- H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
- H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
- H01Q19/104—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces using a substantially flat reflector for deflecting the radiated beam, e.g. periscopic antennas
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
- H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种形变振子圆极化天线，涉及通信和测控技术领域。其包括形变振子、反射铝板、印制板和腔体层；反射铝板的中央具有矩形缝隙；印制板的上表面具有金属地层，金属地层上在对应于矩形缝隙的区域内开设有辐射缝隙，印制板的下表面设有带线，带线位于辐射缝隙的横向中垂面内，辐射缝隙的纵向中垂面将带线分为长短两部分，带线长部分的外端用于馈入射频信号，带线短部分的外端为开路线；腔体层包括矩形反射腔以及屏蔽槽，屏蔽槽构成带线的屏蔽结构。该天线具有驻波带宽宽、轴比带宽宽的特点，适用于通信、测控系统中飞行器载体的高性能、低轮廓、高增益的圆极化天线。
Description
技术领域
本发明涉及通信和测控技术领域，特别是指一种形变振子圆极化天线。
背景技术
目前，在通信、测控系统中广泛使用圆极化天线，圆极化天线技术已成为天线研究领域的一个非常重要的方向。
现有技术中的圆极化天线主要有以下几种结构形式，这些结构形式虽然在性能上各有特点，但均存在某些不足：
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、波导结构圆极化天线，该形式的辐射效率高、轴比小于3dB的带宽大于20%，但是馈电网络占用空间较大、结构笨重，不利于天线低轮廓设计，更不利于在频率较低的系统中应用，此外，这种圆极化天线的加工方法通常采用焊接方式，加工成本相对较高。
发明内容
本发明目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提出的一种形变振子圆极化天线，该圆极化天线具有轴比带宽宽、驻波带宽宽、结构简单、加工成本低的特点，可实现天线、网络的一体化设计。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种形变振子圆极化天线，包括从上到下设置的形变振子1、反射铝板2、印制板3和腔体层；所述反射铝板2的中央具有矩形缝隙7，所述形变振子1共有两个，所述形变振子1包括立于矩形缝隙7一长边外侧的支撑板6以及设于支撑板6上的平置的梯形片5，两个支撑板彼此正对并将矩形缝隙7夹于其间，所述矩形缝隙7的两端均露出于支撑板的正对区域之外，所述梯形片为非等腰梯形，两梯形片5呈中心对称，对称中心在下底一侧，梯形片5的底边与矩形缝隙7的长边平行，梯形片5位于矩形缝隙区域之外；所述印制板3的上表面具有金属地层8，金属地层8上在对应于矩形缝隙7的区域内开设有辐射缝隙9，所述辐射缝隙9的长度不小于矩形缝隙7的长度，辐射缝隙9的宽度小于矩形缝隙7的宽度；所述印制板3的下表面设有带线10，所述带线10位于所述辐射缝隙9的横向中垂面内，辐射缝隙9的纵向中垂面将带线10分为长短两部分，其中，带线长部分的外端用于馈入射频信号，带线短部分的外端为开路线；所述腔体层包括位于矩形反射腔4下方的矩形反射腔4以及位于带线长部分下方的屏蔽槽11，所述矩形反射腔4、辐射缝隙9、矩形缝隙7三者的长边方向相互平行，宽边方向也相互平行，所述屏蔽槽11构成带线10的屏蔽结构。
具体的，所述梯形片5的上底长为0.11λ，下底长为0.225λ，高为0.12λ；所述支撑板6的高度为0.25λ；矩形缝隙7的长度为0.325λ，宽度为0.025λ；辐射缝隙9的长度为0.3λ，宽度为0.0185λ；矩形反射腔4的长为0.25λ，宽为0.1λ，高为0.23λ；λ为中心频率对应的波长。
本发明与背景技术相比具有如下优点：
1、本发明天线为圆极化天线，相比于线极化天线来说具有抗多径效应的特点，可接收到任意极化角度的线极化来波，同样作为干扰天线，其发射的电磁波束可干扰任意极化形式的来波。
2、本发明天线结构简单、紧凑，可满足宽带圆极化辐射要求。同时，该天线能够实现天线与网络的一体化设计，从而实现阵列天线设计，适用于要求圆极化天线的通信、测控系统中。
3、通过对天线结构参数的特别设定，本发明天线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43%，小于2dB的驻波带宽大于50%，具有良好的性能指标。
附图说明
图1是本发明实施例中天线的分层结构示意图；
图2是图1中形变振子和反射铝板的结构示意图；
图3是图1中印制板的结构示意图；
图4是图1中腔体层的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。
如图1～4所示，一种形变振子圆极化天线，包括从上到下设置的形变振子1、反射铝板2、印制板3和腔体层；所述反射铝板2的中央具有矩形缝隙7，所述形变振子1共有两个，所述形变振子1包括立于矩形缝隙7一长边外侧的支撑板6以及设于支撑板6上的平置的梯形片5，两个支撑板彼此正对并将矩形缝隙7夹于其间，所述矩形缝隙7的两端均露出于支撑板的正对区域之外，所述梯形片为非等腰梯形，两梯形片5呈中心对称，对称中心在下底一侧，梯形片5的底边与矩形缝隙7的长边平行，梯形片5位于矩形缝隙区域之外；所述印制板3的上表面具有金属地层8，金属地层8上在对应于矩形缝隙7的区域内开设有辐射缝隙9，所述辐射缝隙9的长度不小于矩形缝隙7的长度，辐射缝隙9的宽度小于矩形缝隙7的宽度；所述印制板3的下表面设有带线10，所述带线10位于所述辐射缝隙9的横向中垂面内，辐射缝隙9的纵向中垂面将带线10分为长短两部分，其中，带线长部分的外端用于馈入射频信号，带线短部分的外端为开路线；所述腔体层包括位于矩形反射腔4下方的矩形反射腔4以及位于带线长部分下方的屏蔽槽11，所述矩形反射腔4、辐射缝隙9、矩形缝隙7三者的长边方向相互平行，宽边方向也相互平行，所述屏蔽槽11构成带线10的屏蔽结构。
具体的，所述梯形片5的上底长为0.11λ，下底长为0.225λ，高为0.12λ；所述支撑板6的高度为0.25λ；矩形缝隙7的长度为0.325λ，宽度为0.025λ；辐射缝隙9的长度为0.3λ，宽度为0.0185λ；矩形反射腔4的长为0.25λ，宽为0.1λ，高为0.23λ；λ为中心频率对应的波长。
上述实施例中，形变振子1设置于天线辐射整体结构的最上方，其由对称设置的梯形振子和支撑板组成，梯形振子为非等腰梯形，支撑板呈矩形片状结构，支撑板的高度为0.25λ（λ中心频率对应的波长），支撑板的厚度可根据结构强度适当设置。反射铝板2上设置有矩形缝隙7，其处于一对支撑板6之间，矩形缝隙的长度略大于支撑板的宽度；印制板 3位于反射铝板的正下方，金属地层8在印制板3的上表面，金属地层8的中心处设置有矩形长条状的辐射缝隙9，辐射缝隙与反射铝板上矩形缝隙7的长短边方向一致，两个缝隙的长度一致，辐射缝隙的宽度比矩形缝隙的宽度较窄，在印制板3的下表面设置有带线10，其延伸方向与辐射缝隙9的长边方向正交，带线被辐射缝隙分为两段，其中，较长的一段用于馈入射频信号，较短的一段为开路线。在印制板3的下方设置有矩形反射腔，矩形反射腔的长、短边设置方向与辐射缝隙的长、短边开设方向一致，在带线的正下方还设有与矩形反射腔同层的屏蔽槽11，屏蔽槽11构成带线的屏蔽结构。形变振子、反射铝板、印制板和腔体层通过螺钉固定在一起，天线整体结构为铝件，强度、精度可满足电气要求。
其中，形变振子的作用是辐射或接收圆极化电磁信号，完成电磁信号转换；上述实施例采用梯形振子作为圆极化转换器，该结构在天线体的最上方；在印制板上面敷刻有辐射缝隙，其作用是在支撑板之间激励起电磁场，带线上的电磁信号借助反射腔在辐射缝隙上产生波腹电流，形成强震荡的电磁波。
本发明的工作原理如下：发射信号时，发射机发射信号输入到带线上，在辐射缝隙激励起波腹电流，并在支撑板之间形成强震荡的电场，由形变振子转化为圆极化电磁波辐射到自由空间。天线的接收和发射为相反过程，信号由形变振子接收到，并在振子表面激励起旋转场，最终由带线上的接插件输出到外部接收机。
总之，本发明为圆极化天线结构，其根据通信和测控领域对极化纯度和安装空间的要求进行了特别设计，具有驻波带宽宽、轴比带宽宽、轮廓低、尺寸小、易共形的特点，适用于通信、测控系统中飞行器载体的高性能、低轮廓、高增益的圆极化天线。
Claims (2)
1.一种形变振子圆极化天线，其特征在于，包括从上到下设置的形变振子（1）、反射铝板（2）、印制板（3）和腔体层；所述反射铝板（2）的中央具有矩形缝隙（7），所述形变振子（1）共有两个，所述形变振子（1）包括立于矩形缝隙（7）一长边外侧的支撑板（6）以及设于支撑板（6）上的平置的梯形片（5），两个支撑板彼此正对并将矩形缝隙（7）夹于其间，所述矩形缝隙（7）的两端均露出于支撑板的正对区域之外，所述梯形片为非等腰梯形，两梯形片（5）呈中心对称，对称中心在下底一侧，梯形片（5）的底边与矩形缝隙（7）的长边平行，梯形片（5）位于矩形缝隙区域之外；所述印制板（3）的上表面具有金属地层（8），金属地层（8）上在对应于矩形缝隙（7）的区域内开设有辐射缝隙（9），所述辐射缝隙（9）的长度与矩形缝隙（7）的长度一致，辐射缝隙（9）的宽度小于矩形缝隙（7）的宽度；所述印制板（3）的下表面设有带线（10），所述带线（10）位于所述辐射缝隙（9）的横向中垂面内，辐射缝隙（9）的纵向中垂面将带线（10）分为长短两部分，其中，带线长部分的外端用于馈入射频信号，带线短部分的外端为开路线；所述腔体层包括位于矩形反射腔（4）下方的矩形反射腔（4）以及位于带线长部分下方的屏蔽槽（11），所述矩形反射腔（4）、辐射缝隙（9）、矩形缝隙（7）三者的长边方向相互平行，宽边方向也相互平行，所述屏蔽槽（11）构成带线（10）的屏蔽结构，形变振子、反射铝板、印制板和腔体层通过螺钉固定在一起。
2.根据权利要求1所述的形变振子圆极化天线，其特征在于，所述梯形片（5）的上底长为0.11λ，下底长为0.225λ，高为0.12λ；所述支撑板（6）的高度为0.25λ；矩形缝隙（7）的长度为0.325λ，宽度为0.025λ；辐射缝隙（9）的长度为0.3λ，宽度为0.0185λ；矩形反射腔（4）的长为0.25λ，宽为0.1λ，高为0.23λ；λ为中心频率对应的波长。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910144404.0A CN109687168B (zh) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | 一种形变振子圆极化天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910144404.0A CN109687168B (zh) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | 一种形变振子圆极化天线 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109687168A CN109687168A (zh) | 2019-04-26 |
| CN109687168B true CN109687168B (zh) | 2024-06-11 |
Family
ID=66196202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910144404.0A Active CN109687168B (zh) | 2019-02-27 | 2019-02-27 | 一种形变振子圆极化天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109687168B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104134854A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-11-05 | 华南理工大学 | 一种基于矩形环的宽带圆极化全向天线 |
| CN104157968A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-11-19 | 华南理工大学 | 一种新概念宽带圆极化天线 |
| CN105048079A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-11-11 | 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 | 一种全向性圆极化平面天线 |
| JP2016116016A (ja) * | 2014-12-12 | 2016-06-23 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 | 広帯域円偏波アンテナ |
| WO2017032107A1 (zh) * | 2015-08-24 | 2017-03-02 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种宽带双圆极化rfid天线 |
| CN109103573A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-12-28 | 广东博纬通信科技有限公司 | 一种宽带高增益圆极化rfid天线 |
| CN209217216U (zh) * | 2019-02-27 | 2019-08-06 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种形变振子圆极化天线 |
-
2019
- 2019-02-27 CN CN201910144404.0A patent/CN109687168B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104134854A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-11-05 | 华南理工大学 | 一种基于矩形环的宽带圆极化全向天线 |
| CN104157968A (zh) * | 2014-07-10 | 2014-11-19 | 华南理工大学 | 一种新概念宽带圆极化天线 |
| JP2016116016A (ja) * | 2014-12-12 | 2016-06-23 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 | 広帯域円偏波アンテナ |
| CN105048079A (zh) * | 2015-06-18 | 2015-11-11 | 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 | 一种全向性圆极化平面天线 |
| WO2017032107A1 (zh) * | 2015-08-24 | 2017-03-02 | 中兴通讯股份有限公司 | 一种宽带双圆极化rfid天线 |
| CN109103573A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-12-28 | 广东博纬通信科技有限公司 | 一种宽带高增益圆极化rfid天线 |
| CN209217216U (zh) * | 2019-02-27 | 2019-08-06 | 中国电子科技集团公司第五十四研究所 | 一种形变振子圆极化天线 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109687168A (zh) | 2019-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3007275B1 (en) | Antenna radiation unit and antenna | |
| CN108598696B (zh) | 一种高增益毫米波圆极化介质谐振器阵列天线 | |
| JP5745582B2 (ja) | アンテナ及びセクタアンテナ | |
| EP1646110B1 (en) | Microstrip log-periodic antenna array having grounded semi-coplanar waveguide-to-microstrip line transition | |
| CN1941502B (zh) | S波段含有开口谐振环的微带天线及其阵列 | |
| CN112787098B (zh) | 二维圆极化宽角扫描相控阵天线 | |
| WO2006133609A1 (fr) | Réseau d’antennes horizontales intelligent à séparation élevée | |
| CN107359420B (zh) | 小型化高增益双频段圆极化天线 | |
| CN106129593A (zh) | 一种二维宽角度扫描的全金属相控阵雷达天线单元 | |
| JP2019536317A (ja) | 単層共用開口デュアルバンドアンテナ | |
| CN109672021B (zh) | 一种背腔缝隙耦合贴片天线 | |
| CN112332094A (zh) | 一种用于无线定位系统的缝隙阵列天线 | |
| CN109742515B (zh) | 一种用于移动终端的毫米波圆极化天线 | |
| CN104466429A (zh) | 一种毫米波一维单脉冲双平面反射天线 | |
| CN109560388B (zh) | 基于基片集成波导喇叭的毫米波宽带圆极化天线 | |
| CN109560387B (zh) | 一种用于移动终端的毫米波双极化天线 | |
| CN112271444B (zh) | 一种高增益双极化siw-cts天线阵 | |
| JP4516246B2 (ja) | アンテナ | |
| CN106505308B (zh) | 一种新型水平极化全向介质谐振天线 | |
| CN109687168B (zh) | 一种形变振子圆极化天线 | |
| JP3782278B2 (ja) | 偏波共用アンテナのビーム幅制御方法 | |
| WO2023274173A1 (zh) | 一种天线结构、基站天线及基站 | |
| CN105186129A (zh) | 一种宽波束圆极化相控阵天线单元 | |
| CN102456951A (zh) | 一种基站天线 | |
| JP2009118459A (ja) | 部分反射表面アンテナ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |