CN109994829A - 宽带圆极化天线 - Google Patents

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曲美君
邓力
李书芳
张贯京
葛新科
张红治
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors

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  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明公开一种宽带圆极化天线，包括上层介质板和下层介质板，所述上层介质板和下层介质板之间通过四个金属柱连接，所述上层介质板的下表面包括四个条状馈线，所述上层介质板的上表面包括环形贴片。每个所述条状馈线的一端均设置有一个馈电端口，四个馈电端口通过四个金属柱给四个条状馈线馈电，四个条状馈线将电磁波能量耦合到环形贴片上，所述环形贴片将电磁波能量辐射出去。本发明所述宽带圆极化天线通过四个条状馈线给天线的环形贴片进行耦合馈电，展宽了圆极化天线的阻抗带宽和轴比带宽，具有良好的宽带特性和圆极化特性。

Description

宽带圆极化天线
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，尤其涉及一种宽带圆极化天线。
背景技术
圆极化天线可以抗多径衰落的影响，减小电离层的损耗，而且，对接收天线和发射天线的位置摆放没有要求。因此，宽带圆极化天线很适合在移动通信中使用。然而，微带圆极化天线的阻抗带宽和轴比带宽很窄，导致无法在移动通信中大规模推广应用。
发明内容
本发明的主要目的提供一种宽带圆极化天线，旨在解决现有的微带圆极化天线的阻抗带宽和轴比带宽较窄的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种宽带圆极化天线，所述宽带圆极化天线包括上层介质板和下层介质板，所述上层介质板和下层介质板之间通过四个金属柱连接，所述上层介质板的下表面包括四个条状馈线，所述上层介质板的上表面包括环形贴片，每个所述条状馈线的一端均设置有一个馈电端口，四个馈电端口通过四个金属柱给四个条状馈线馈电，四个条状馈线将电磁波能量耦合到环形贴片上，所述环形贴片将电磁波能量辐射出去。
进一步地，所述四个条状馈线以所述环形贴片的中心为圆心且以R2为半径均匀分布于所述上层介质板的下表面，且每个条状馈线与圆心构成的扇形夹角为θ。
进一步地，R2的值为24mm，θ的值为60°。
进一步地，所述下层介质板的上表面覆盖一层金属铜，该金属铜为宽带圆极化天线的金属地。
进一步地，所述四个馈电端口依次分别给所述宽带圆极化天线馈入等幅且相位依次相差90°的信号。
进一步地，所述上层介质板和下层介质板采用的板材都为RO4350B，所述板材的厚度为0.762mm、介电常数为3.66。
进一步地，所述上层介质板和下层介质板的厚度均为H1＝0.762mm、长度均为L＝130mm、宽度均为W＝130mm；所述上层介质板和下层介质板之间通过四个金属柱连接后的距离为H2＝9mm。
进一步地，所述环形贴片的内环直径为d1＝8mm，所述环形贴片的内环与外环之间的间距为R1＝32.7mm。
进一步地，所述四个金属柱的直径均为d2＝2mm，四个条状馈线的厚度均为S＝2mm。
相较于现有技术，本发明所述宽带圆极化天线采用上述技术方案，达到了如下技术效果：本发明通过四个条状馈线给天线的环形贴片进行耦合馈电，展宽了圆极化天线的阻抗带宽和轴比带宽，具有良好的宽带特性以及具有圆极化性能。
附图说明
图1为本发明宽带圆极化天线较佳实施例的结构示意图；
图2为本发明宽带圆极化天线的侧视图；
图3为本发明宽带圆极化天线上层介质板的下表面示意图；
图4为本发明宽带圆极化天线上层介质板的上表面示意图；
图5为本发明宽带圆极化天线的S参数示意图；
图6为本发明宽带圆极化天线的轴比结果示意图。
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，将在具体实施方式部分一并参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为本发明宽带圆极化天线较佳实施例的结构示意图。图2为本发明宽带圆极化天线的侧视图；图3为本发明宽带圆极化天线上层介质板的下表面示意图；图4为本发明宽带圆极化天线上层介质板的上表面示意图。
参照图1至图4所示，在本实施例中，所述宽带圆极化天线1包括上层介质板10和下层介质板20，所述上层介质板10和下层介质板20之间通过四个金属柱30连接。所述上层介质板10的下表面设置四个条状馈线101，所述上层介质板10的上表面包括环形贴片102。所述下层介质板20的上表面覆盖一层金属铜201，该金属铜201作为宽带圆极化天线1的金属地。
如图2所示，所述四个条状馈线101以所述环形贴片102的中心为圆心且以R2为半径均匀分布于所述上层介质板10的下表面，每个条状馈线101与圆心构成的扇形夹角为θ。
每个条状馈线101的一端均设置有一个馈电端口，四个馈电端口(分别为第一端口1011、第二端口1012、第三端口1013、第四端口1014)通过四个金属柱30给四个条状馈线101馈电。四个条状馈线101将电磁波能量耦合到环形贴片102上，环形贴片102将电磁波能量辐射出去。四个馈电端口依次分别给本发明宽带圆极化天线1馈入等幅且相位依次相差90°的信号，天线即可辐射圆极化电磁波。在本实施例中，分别给第一端口1011、第二端口1012、第三端口1013、第四端口1014施加0°，-90°，-180°，-270°的相位，可使得本发明宽带圆极化天线1为右旋圆极化天线。
在本实施例中，所述上层介质板10和下层介质板20采用的板材都为RO4350B，所述板材的厚度为0.762mm，介电常数为3.66。
在本实施例中，所述上层介质板10和下层介质板20的厚度均为H1，长度均为L，宽度均为W；所述上层介质板10和下层介质板20之间通过四个金属柱30连接后的距离为H2，环形贴片102的内环直径为d1，环形贴片102的内环与外环之间的间距为R1，四个金属柱30的直径均为d2，四个条状馈线101的厚度均为S。表1为本发明宽带圆极化天线1较佳实施例参数值。
表1本发明宽带圆极化天线1的参数优选值
参照图5和图6，图5为本发明宽带圆极化天线的S参数示意图；图6为本发明宽带圆极化天线的轴比结果示意图。
通过电磁仿真软件的仿真，可以获得本发明实施例宽带圆极化天线1的S参数和轴比结果示意图。从图5可以看出，在1.68GHz到2.26GHz内，本发明实施例宽带圆极化天线1的反射系数(|S11|)在-10dB以下，说明天线的相对带宽可以达到28.7％，实现了宽带特性。从图6中可以看出，在1.62GHz到2.26GHz内，天线的轴比结果低于3dB，说明本发明实施例宽带圆极化天线1在工作频段内具有良好的圆极化性能。
本发明实施例通过四个条状馈线给天线的环形贴片进行耦合馈电，展宽圆极化天线的阻抗带宽和轴比带宽。经过仿真发现，在1.68GHz到2.26GHz内，天线的反射系数(|S11|)在-10dB以下，说明天线的相对带宽可以达到28.7％，实现宽带特性。在1.62GHz到2.26GHz内，天线的轴比低于3dB，说明该天线在工作频段内具有良好的圆极化性能。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效功能变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种宽带圆极化天线，其特征在于，所述宽带圆极化天线包括上层介质板和下层介质板，所述上层介质板和下层介质板之间通过四个金属柱连接，所述上层介质板的下表面包括四个条状馈线，所述上层介质板的上表面包括环形贴片，每个所述条状馈线的一端均设置有一个馈电端口，四个馈电端口通过四个金属柱给四个条状馈线馈电，四个条状馈线将电磁波能量耦合到环形贴片上，所述环形贴片将电磁波能量辐射出去。
2.如权利要求1所述的宽带圆极化天线，其特征在于，所述四个条状馈线以所述环形贴片的中心为圆心且以R2为半径均匀分布于所述上层介质板的下表面，且每个条状馈线与圆心构成的扇形夹角为θ。
3.如权利要求2所述的宽带圆极化天线，其特征在于，R2的值为24mm，θ的值为60°。
4.如权利要求1所述的宽带圆极化天线，其特征在于，所述下层介质板的上表面覆盖一层金属铜，该金属铜为宽带圆极化天线的金属地。
5.如权利要求1所述的宽带圆极化天线，其特征在于，所述四个馈电端口依次分别给所述宽带圆极化天线馈入等幅且相位依次相差90°的信号。
6.如权利要求1至5任一项所述的宽带圆极化天线，其特征在于，所述上层介质板和下层介质板采用的板材都为RO4350B，所述板材的厚度为0.762mm、介电常数为3.66。
7.如权利要求1至5任一项所述的宽带圆极化天线，其特征在于，所述上层介质板和下层介质板的厚度均为H1＝0.762mm、长度均为L＝130mm、宽度均为W＝130mm；所述上层介质板和下层介质板之间通过四个金属柱连接后的距离为H2＝9mm。
8.如权利要求7所述的宽带圆极化天线，其特征在于，所述环形贴片的内环直径为d1＝8mm，所述环形贴片的内环与外环之间的间距为R1＝32.7mm。
9.如权利要求8所述的宽带圆极化天线，其特征在于，所述四个金属柱的直径均为d2＝2mm，四个条状馈线的厚度均为S＝2mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI790776B (zh) * 2021-10-13 2023-01-21 台灣禾邦電子有限公司 可攜式電子裝置及其平板天線模組

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