CN110797651A - 一种单点馈电圆极化天线及其轴比特性调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单点馈电圆极化天线及其轴比特性调整方法，包括底层微波介质板、顶层微波介质板和同轴线馈电端口。所述双层耦合贴片印刷在顶层微波介质板的上下表面上。所述驱动馈电贴片印刷在底层微波介质板上表面，底层微波介质板下表面为金属地，同轴线馈电端口安装在底层微波介质板下表面，同轴线馈电端口内导体穿过底层微波介质板与印刷在底层介质板上表面的驱动馈电贴片连接。同轴线馈电端口外导体与底层微波介质板的金属地相连接。顶层微波介质板平行正对安装在底层微波介质板上侧。通过调整耦合贴片的形状，可以在不改变产品尺寸和端口匹配特性的情况下，显著提高天线的圆极化特性。

Description

一种单点馈电圆极化天线及其轴比特性调整方法

技术领域

本发明涉及无线通讯领域，具体地，涉及一种单点馈电圆极化天线及其轴比特性调整方法。

背景技术

微带圆极化天线由于其具有低剖面、小尺寸、易集成等特点，成为通信、雷达等领域内广泛使用的天线形式。天线的轴比特性成为影响天线能量的分布特性，影响系统指标的关键因素。

现有实现圆极化天线包括切角矩形贴片、圆形贴片天线和使用具有相差为90的两个馈电元素的矩形贴片天线。具有相差为90的两个馈电元素的矩形贴片天线由于需要额外的馈电网络来实现圆极化特性，增加了天线结构的复杂性限制了其应用。

单一馈电点的圆极化天线由于结构简单，可以实现很小的体积，是一种非常具有应用潜力的圆极化天线形式。目前实现单馈点的圆极化天线方案中，利用空腔耦合结构形式可以方便的实现定向辐射的圆极化天线，然而天线的轴比特性想要进一步提高，需要较大的体积及较多天线参数微调来实现，这就极大地限制了天线的使用场景。

发明内容

本发明提出了一种单点馈电圆极化天线及其轴比特性调整方法，本发明可以在不增加天线体积、重量的情况下，有效提高天线的圆极化特性，使天线同时获得良好的驻波特性和圆极化特性。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种单点馈电圆极化天线，所述的单点馈电圆极化天线包括底层微波介质板、顶层微波介质板层，耦合贴片，驱动贴片和同轴线馈电端口。所述耦合贴片为两层贴片，分别印刷在顶层微波介质板的上下表面上；所述驱动贴片印刷在底层微波介质板的上表面上，底层微波介质板的下表面为金属表面。所述顶层微波介质板平行正对安装在底层微波介质板上侧。

进一步的，双层耦合贴片为长方形，耦合贴片的上层贴片的长边与耦合贴片的下层贴片的长边放置的方向一致。

进一步的，所述驱动贴片的形状为长方形，且驱动贴片的中心刻有长方形槽，且长方形槽的长边与驱动贴片的长边平行，长方形槽的短边与驱动贴片的短边平行。

进一步的，同轴线馈电端口安装在底层微波介质板的下面，并且同轴线馈电端口内导体与驱动贴片相连接，同轴线馈电端口外导体与底层微波介质板的金属地面相连接，其位置放置驱动贴片的一个角上。

本发明还提供了一种基于所述的单点馈电圆极化天线的天线轴比特性调整方法，所述方法包括：

保持天线尺寸和端口匹配特性不变，通过调整耦合贴片的形状，调整天线的圆极化特性。

本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1)在顶层微波介质板层上增加一个额外的耦合贴片，形成双层耦合贴片，不改变单馈点圆极化天线。

2)通过改变上层耦合贴片的形状，可有效改善天线的轴比特性，极大地提高了该类微带圆极化天线的应用场景。

3)调节上层耦合贴片时，对天线的端口驻波特性影响非常小，可分别通过调整上层耦合贴片和驱动贴片，同时获得良好的驻波特性和圆极化特性。

4)该单馈点圆极化天线通过空间耦合结构实现，对天线的装配精度要求较低，便于安装和应用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是本发明应用于圆极化天线的结构示意图；

图2是本发明的顶层介质板及耦合贴片的结构示意图；

图3(a)是本发明的天线在2.3GHz的E面方向图；

图3(b)是本发明的天线在2.3GHz的H面方向图；

图4是本发明的天线的端口轴比特性；

图5是本发明的天线的端口驻波特性；

图例说明：1、底层微波介质板；2、顶层微波介质板层；3、耦合贴片；4、驱动贴片；5、同轴线馈电端口。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

请参考图1，本申请实施例提供了一种单点馈电圆极化天线，所述天线包括：

底层微波介质板1、顶层微波介质板层2、耦合贴片3、驱动贴片4和同轴线馈电端口5；所述耦合贴片3为两层贴片，分别印刷在顶层微波介质板2的上下表面上；所述驱动贴片4印刷在底层微波介质板1的上表面上，底层微波介质板1的下表面为金属表面；所述顶层微波介质板2平行正对安装在底层微波介质板1上侧；同轴线馈电端口5与底层微波介质板1和驱动贴片4均连接。

其中，在本实施例中，同轴线馈电端口5的外导体与底层微波介质板1的接地面焊接，同轴线馈电端口5的内导体通过底层微波介质板1的金属化过孔与驱动贴片4进行焊接。

其中，在本实施例中，所述天线组装在金属背腔内。

其中，在本实施例中，所述耦合贴片3为长方形，且耦合贴片3的上层贴片的长边与耦合贴片3的下层贴片的长边放置的方向一致。

其中，在本实施例中，所述驱动贴片4的形状为长方形，且驱动贴片4的中心刻有长方形槽，且长方形槽的长边与驱动贴片4的长边平行，长方形槽的短边与驱动贴片4的短边平行。

其中，在本实施例中，所述同轴线馈电端口5安装在底层微波介质板1的下面，并且同轴线馈电端口5内导体与驱动贴片4相连接，同轴线馈电端口5外导体与底层微波介质板1的金属地面相连接，同轴线馈电端口5的放置位置位于驱动贴片4的端角上。

其中，在本实施例还提供了一种基于所述的单点馈电圆极化天线的天线轴比特性调整方法，所述方法包括：

保持天线尺寸和端口匹配特性不变，通过调整耦合贴片3的形状，调整天线的圆极化特性。

如图1所示，基于双耦合贴片设计的微带圆极化天线包括底层微波介质板1、顶层微波介质板2、耦合贴片3、驱动贴片4、同轴线馈电端口5。

整个天线组成装在金属背腔里面。同轴线馈电端口5穿过金属背腔，其中同轴线馈电端口5的外导体与底层微波介质板1的接地面焊接，同轴线馈电端口5的内导体通过底层微波介质板1的金属化过孔与驱动贴片4进行焊接。

图2是顶层微波介质板的示意图，其中正面耦合贴片2与反面耦合贴片3分别位于顶层微波介质板1的两面。

本实施例中，以S频段的圆极化天线为例。

图3(a)、图3(b)分别是本发明的天线在2.3GHz的E平面方向图和H平面方向图。可以看出，设计结果与实测结果高度一致，波束宽度可以到±60°；

图4是本发明天线的轴比特性，可以看出产品的轴比特性非常好；

图5是本发明的端口驻波特性。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种单点馈电圆极化天线，其特征在于，所述天线包括：

底层微波介质板(1)、顶层微波介质板层(2)、耦合贴片(3)、驱动贴片(4)和同轴线馈电端口(5)；所述耦合贴片(3)为两层贴片，分别印刷在顶层微波介质板(2)的上下表面上；所述驱动贴片(4)印刷在底层微波介质板(1)的上表面上，底层微波介质板(1)的下表面为金属表面；所述顶层微波介质板(2)平行正对安装在底层微波介质板(1)上侧；同轴线馈电端口(5)与底层微波介质板(1)和驱动贴片(4)均连接。

2.根据权利要求1所述的单点馈电圆极化天线，其特征在于，同轴线馈电端口(5)的外导体与底层微波介质板(1)的接地面焊接，同轴线馈电端口(5)的内导体通过底层微波介质板(1)的金属化过孔与驱动贴片(4)进行焊接。

3.根据权利要求1所述的单点馈电圆极化天线，其特征在于，所述天线组装在金属背腔内。

4.根据权利要求1所述的单点馈电圆极化天线，其特征在于，所述耦合贴片(3)为长方形，耦合贴片(3)的上层贴片的长边与耦合贴片(3)的下层贴片的长边放置的方向一致。

5.根据权利要求1所述的单点馈电圆极化天线，其特征在于，所述驱动贴片(4)的形状为长方形，且驱动贴片(4)的中心刻有长方形槽，且长方形槽的长边与驱动贴片(4)的长边平行，长方形槽的短边与驱动贴片(4)的短边平行。

6.根据权利要求1所述的单点馈电圆极化天线，其特征在于，所述同轴线馈电端口(5)安装在底层微波介质板(1)的下面，并且同轴线馈电端口(5)内导体与驱动贴片(4)相连接，同轴线馈电端口(5)外导体与底层微波介质板(1)的金属地面相连接，同轴线馈电端口(5)的放置位置位于驱动贴片(4)的端角上。

7.一种基于权利要求1-6中任意一个所述的单点馈电圆极化天线的天线轴比特性调整方法，其特征在于，所述方法包括：

保持天线尺寸和端口匹配特性不变，通过调整耦合贴片(3)的形状，调整天线的圆极化特性。

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