CN114824724A - 一种宽频带高增益低轴比的圆极化微带天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种宽频带高增益低轴比的圆极化微带天线，由层一、层二、层三自上至下层叠而成，其中层一包括方形谐振贴片A1和介质基板A，方形谐振贴片A1蚀刻在介质板A的顶层，层二包括缝隙层B1、介质基板B和1.85GHz的宽带威尔金森移相功分器B2，缝隙层B1位于介质基板B的顶层，1.85GHz的宽带威尔金森移相功分器B2位于介质基板B的底层。本发明能够在带宽内实现了6dBi以上的增益和小于3dB的轴比，解决了当前圆极化微带天线中带宽、增益、轴比不能同时兼顾的问题，该天线具有频带宽、增益高、轴比低、结构简单等优点，适合用于电子对抗、射频识别、卫星导航和遥感监测等无线通信领域。
Description
技术领域
本发明涉及通信天线技术领域，尤其是涉及1.5GHz-2.2GHz频段的一种宽频带高增益低轴比的圆极化微带天线。
背景技术
随着信息时代的高速发展，卫星导航、定位和通信系统在军事和民用领域得到了越来越广泛的应用，并起到了越来越重要的作用，无线通信系统对天线辐射的稳定性要求越来越高，为了快速、准确地捕捉到微弱的卫星信号，一般要求天线具有很宽的频带宽度，并能保持一定的高增益。当前比较成熟的圆极化天线方案，大都存在高增益和宽频带无法同时兼顾的问题，而宽频带、高增益的线极化天线相对圆极化天线而言，则存在比较严重的极化损失，相对线极化天线而言圆极化天线具有左右旋圆极化波互不干扰的特性，因此在传播过程中具有很好的多径抗干扰能力。为了提高通信速率与通信容量，电子系统的宽带化已成为重要的发展趋势，因此宽频带高增益圆极化天线的设计也成为天线领域的研究热点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供结构设计新颖的一种宽频带高增益低轴比的圆极化微带天线，解决了当前圆极化微带天线中带宽、增益和轴比不能同时兼顾的问题。
为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：
一种宽频带高增益低轴比的圆极化微带天线，由层一、层二、层三自上至下层叠而成，其中层一包括方形谐振贴片A1和介质基板A，方形谐振贴片A1蚀刻在介质板A的顶层，层二包括缝隙层B1、介质基板B和1.85GHz的宽带威尔金森移相功分器B2，缝隙层B1位于介质基板B的顶层，1.85GHz的宽带威尔金森移相功分器B2位于介质基板B的底层，所述缝隙层B1为与介质基板B等尺寸大小的金属平面，在所述金属平面上开槽形成方形缝隙环B1-1，缝隙环B1-1周长略小于方形谐振贴片A1的周长，层三为金属面反射板C，层一与层二、层二与层三之间的距离均为十六分之一个工作频率中心点的自由空间波长。
上述技术方案中，所述1.85GHz的宽带威尔金森移相功分器B2蚀刻在介质基板B的底层，所述缝隙层B1在介质基板B的顶层。
上述技术方案中，所述介质基板A与介质基板B均选用FR4介质板；金属面反射板C选用铜板。
上述技术方案中，所述方形谐振贴片A1周长接近中心工作频点的一个自由空间波长。
上述技术方案中，所述1.85GHz的宽带威尔金森移相功分器B2的分支B2-1和分支B2-2通过缝隙环B1-1耦合至方形谐振贴片A1，缝隙环B1-1位于介质基板B的顶层，1.85GHz宽带威尔金森功分器B2位于介质基板B的底层，耦合的位置C和位置D分别位于对应缝隙环B1-1相邻两个边的中间位置。
本发明公开一种1.5GHz-2.2GHz频段的宽频带高增益低轴比的圆极化微带天线，在带宽内实现6dBi以上的增益，和低于3dB的轴比，解决当前圆极化微带天线中带宽、增益和轴比不能同时兼顾的问题，该天线的技术发明具有结构简单、频带宽、增益高、轴比低、带内增益稳定等优点，适合用于电子对抗、射频识别、卫星导航和遥感监测等无线通信领域。
附图说明
图1本发明实施例的整体结构示意图。
图2为层一的方形谐振贴片A1构示意图。
图3为层二的缝隙层B1的结构示意图。
图4为层二的1.85GHz宽带威尔金森移相功分器B2的结构示意图。
图5为层二的介质基板B上的威尔金森功分器B2和缝隙环B1-1的耦合连接方式的示意图。
图6为层三的金属面反射板C的结构示意图。
其中：1是方形谐振贴片A1、2是介质基板A、3是缝隙层B1、4是缝隙环B1-1、5是介质基板B、6是1.85GHz的宽带威尔金森移相功分器B2、61是分支B2-1、62是分支B2-2、63位置C、64是位置D、7是激励端口F、8是金属面反射板C、9是层一、10是层二、11是层三。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
根据图1-图6示，实施例公开一种宽频带高增益低轴比的圆极化微带天线，包括方形谐振贴片A1、缝隙层B1、1.85GHz的宽带威尔金森移相功分器B2、金属面反射板C、介质基板A和介质基板B形成的层叠结构，介质基板均选用FR4介质板；金属面反射板C选用铜板。
整个发明的构成自上而下依次为：方形谐振贴片A1、介质基板A、其中，方形谐振贴片A1蚀刻在介质基板A的顶层，缝隙层B1、介质基板B、1.85GHz的宽带威尔金森移相功分器B2，其中缝隙层B1蚀刻在介质基板B的顶层，1.85GHz的宽带威尔金森移相功分器B2蚀刻在介质基板B的底层，和金属面反射板C形成的层叠结构，介质基板均选用FR4介质板；
方形谐振贴片A1周长接近的一个工作频率中心点的自由空间波长。
缝隙层B1为与介质基板B等尺寸大小的金属平面，在所述金属平面上开槽形成方形缝隙环B1-1，缝隙环B1-1周长略小于方形谐振贴片A1的周长，方形谐振贴片A1与缝隙层B1的距离为十六分之一个工作频率中间点的自由空间波长，1.85GHz的宽带威尔金森移相功分器B2与金属面反射板C距离为十六分之一个工作频率中间点的自由空间波长。1.85GHz的威尔金森移相功分器B2的分支B2-1和分支B2-2通过缝隙环B1-1耦合至方形谐振贴片A1，缝隙环B1-1位于介质基板B的顶层，1.85GHz的宽带威尔金森移相功分器B2位于介质基板B的底层，耦合的位置C和位置D分别位于对应缝隙环B1-1的相邻两个边的中间位置，由于分支B2-1与分支B2-2相位差为90度，因此耦合至方形谐振贴片A1的两个线极化波等幅且相位相差90度，由此便可以在方形谐振贴片A1上激励出圆极化波，此外，由于金属面反射板C的反射作用，天线的辐射波反向为正上方，激励端口F可以连接射频头接口进行馈电。
本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明技术的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种宽频带高增益低轴比的圆极化微带天线，其特征在于：由层一、层二、层三自上至下层叠而成，其中层一包括方形谐振贴片A1和介质基板A，方形谐振贴片A1蚀刻在介质板A的顶层，层二包括缝隙层B1、介质基板B和1.85GHz的宽带威尔金森移相功分器B2，缝隙层B1位于介质基板B的顶层，1.85GHz的宽带威尔金森移相功分器B2位于介质基板B的底层，所述缝隙层B1为与介质基板B等尺寸大小的金属平面，在所述金属平面上开槽形成方形缝隙环B1-1，缝隙环B1-1周长略小于方形谐振贴片A1的周长，层三为金属面反射板C，层一与层二、层二与层三之间的距离均为十六分之一个工作频率中心点的自由空间波长。
2.根据权利要求1所述的一种宽频带高增益低轴比的圆极化微带天线，其特征在于：所述1.85GHz的宽带威尔金森移相功分器B2蚀刻在介质基板B的底层，所述缝隙层B1在介质基板B的顶层。
3.根据权利要求1和2所述的一种宽频带高增益低轴比的圆极化微带天线，其特征在于：所述介质基板A与介质基板B均选用FR4介质板；金属面反射板选用铜板。
4.根据权利要求3所述的一种宽频带高增益低轴比的圆极化微带天线，其特征在于：所述方形谐振贴片A1周长接近中心工作频点的一个自由空间波长。
5.根据权利要求4所述的一种宽频带高增益低轴比的圆极化微带天线，其特征在于：所述1.85GHz的宽带威尔金森移相功分器B2的分支B2-1和分支B2-2通过缝隙环B1-1耦合至方形谐振贴片A1，缝隙环B1-1位于介质基板B的顶层，1.85GHz宽带威尔金森功分器B2位于介质基板B的底层，耦合的位置C和位置D分别位于对应缝隙环B1-1相邻两个边的中间位置。
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