CN115986384A - 一种w波段的双圆极化玻璃基阵列天线及其馈电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种W波段的双圆极化玻璃基阵列天线及其馈电方法，属于馈电天线技术领域，解决了现有技术中天线的工作带宽和扫描性能受限的问题。本发明包括多个阵列分布的双圆极化天线单元；天线单元的第一层介质的上表面和下表面均设有微带贴片；第三层介质的上表面设有第三金属地板和H形缝隙；第四层介质的上表面设有耦合微带线；第四层介质的下方设有同轴馈电内芯和同轴馈电外壳；同轴馈电内芯的上端连接耦合微带线，下端连接馈电端口。本发明通过设置金属过孔使双圆极化天线单元在由其组成的天线阵列中不会相互影响，从而可以获得更大的扫描角度和更宽的带宽。

Description

一种W波段的双圆极化玻璃基阵列天线及其馈电方法

技术领域

本发明涉及阵列天线技术领域，尤其涉及一种W波段的双圆极化玻璃基阵列天线及其馈电方法。

背景技术

毫米波相控阵由于天线等结构较小，往往需要更为精细的加工工艺，国内外此类天线的主要实现是硅基或者PCB(印制电路板)介质。在毫米波天线系统中通常都是将天线与后端的芯片进行集成，因此设计的难度在于系统的集成与封装，天线结构往往都是采用简单的贴片天线等形式。

现有天线存在的缺点：

1)基于硅基的天线阵，介电常数高，工作带宽和扫描性能受限。

2)基于PCB介质的天线阵，仅适用于一维天线阵，阵列规模和扫描角度受限。

因此，针对现有阵列天线的工作带宽和扫描角度受限的问题，需要提供一种新的阵列天线。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种W波段的双圆极化玻璃基阵列天线及其馈电方法，用以解决现有阵列天线工作带宽和扫描性能受限的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种W波段的双圆极化玻璃基阵列天线，包括多个阵列分布的双圆极化天线单元；所述双圆极化天线单元包括：辐射层和馈电层；所述辐射层包括：第一层介质和第二层介质；所述馈电层包括：第三层介质和第四层介质；所述辐射层设有多个第一金属过孔，所述馈电层设有多个第二金属过孔；所述第一层介质的上表面和第二层介质的上表面均设有微带贴片；所述第三层介质的上表面设有第三金属地板，所述第三金属地板上设有H形缝隙；所述第四层介质的上表面设有耦合微带线；所述第四层介质的下方设有同轴馈电内芯和同轴馈电外壳；所述同轴馈电内芯贯穿所述第四层介质，且所述同轴馈电内芯的上端连接耦合微带线，下端连接馈电端口。

进一步地，所述第一层介质的上表面还设有第一金属地板；所述第一金属地板为L形，且设置在第一层介质上表面的四个角上。

进一步地，所述第二层介质的上表面还设有第二金属地板；所述第二金属地板为L形，且设置在第二层介质上表面的四个角上。

进一步地，所述微带贴片包括：第一微带贴片和第二微带贴片；所述第一微带贴片设置在所述第一层介质的上表面；所述第二微带贴片设置在第二层介质的上表面。

进一步地，所述第一微带贴片和第二微带贴片均设有切角；所述第二微带贴片的中心设有方孔。

进一步地，所述H形缝隙有两个，分别为：第一H形缝隙和第二H形缝隙。

进一步地，所述耦合微带线包括：第一耦合微带线和第二耦合微带线；所述同轴馈电内芯包括：第一同轴馈电内芯和第二同轴馈电内芯；所述同轴馈电外壳包括：第一同轴馈电外壳和第二同轴馈电外壳；所述第一同轴馈电内芯和第一同轴馈电外壳同轴线；所述第二同轴馈电内芯和第二同轴馈电外壳同轴线。

进一步地，所述第四层介质的上表面设有第四金属地板；所述第四层介质的下表面设有第五金属地板；所述第一层介质、第二层介质、第三层介质和第四层介质自上而下依次排布，且均为玻璃材质。

进一步地，所述第一金属过孔贯穿第一金属地板、第一层介质、第二金属地板、第二层介质和第三金属地板；所述第二金属过孔贯穿第三金属地板、第三层介质、第四金属地板、第四层介质和第五金属地板。

一种W波段的双圆极化玻璃基阵列天线的馈电方法，所述双圆极化天线单元采用同轴馈电方式，馈电过程如下：

步骤S1：通过双圆极化天线单元最底部的第一馈电端口和第二馈电端口进行馈电；

步骤S2：第一馈电端口、第二馈电端口分别通过第一同轴馈电外壳、第二同轴馈电外壳与第五金属地板相连，第一同轴馈电内芯和第二同轴馈电内芯是馈电部分，直接连接到第三层介质下表面的第一耦合微带线和第二耦合微带线，并将电信号传递至第一耦合微带线和第二耦合微带线；

步骤S3：第一耦合微带线和第二耦合微带线分别通过第一H形缝隙和第二H形缝隙将能量耦合传输给第一微带贴片和第二微带贴片；并将电信号转化为电磁波信号；

步骤S4：双圆极化天线单元通过第一微带贴片和第二微带贴片对外部空间进行电磁波信号辐射。

本发明技术方案至少能够实现以下效果之一：

1、本发明的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线的双圆极化天线单元，在第一部分辐射层和第二部分馈电层的介质中分别设置第一金属过孔和第二金属过孔，多个第一金属过孔和第二金属过孔围成的腔体，能够增强天线阵列子阵之间的屏蔽效果以及降低上下两部分辐射层和馈电层的相互影响。

2、本发明的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线，为了提高天线阵列的辐射效率，第一层至第三层采用较薄的介质厚度，使耦合微带线与H形缝隙、H形缝隙与微带贴片的距离缩小有利于耦合，又使微带贴片向外辐射的损耗减小。

3、本发明的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线的介质材料采用介电常数较低的玻璃基板，通过设计双层微带贴片的结构增加阵列带宽，通过设计贴片切角实现圆极化的辐射，通过设计金属过孔和H形缝隙的结构实现降低不同极化端口的隔离度，可实现天线阵列在大角度扫描时仍然有较低的驻波、较低的极化隔离度、良好的轴比与辐射效率等电性能指标；通过设置金属过孔和H形缝隙使双圆极化天线单元在由其组成的天线阵列中不会相互影响，从而可以获得更大的扫描角度和更宽的带宽。

4、本发明的介质材料采用介电常数较低的玻璃基板，通过设计双层贴片的结构增加阵列带宽，通过设计贴片切角实现圆极化的辐射，通过设计H形缝隙的结构实现降低不同极化端口的隔离度，可实现天线阵列在大角度扫描时仍然有较低的驻波、较低的极化隔离度、良好的轴比与辐射效率等电性能指标。相较于单圆极化天线单元而言，双圆极化天线单元可以同时接收左旋圆极化和右旋圆极化信号。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线的总体结构示意图；

图2为本发明的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线的第一层-微带贴片结构示意图；

图3为本发明的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线的第二层-挖孔微带贴片结构示意图；

图4为本发明的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线的第三层-H形缝隙结构示意图；

图5为本发明的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线的第四层-耦合微带线结构示意图；

图6为本发明的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线的第五层-同轴馈电结构示意图；

图7为本发明的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线的双圆极化天线单元的侧视效果图；

图8为本发明的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线的双圆极化天线单元的立体效果图；

图9为图8的双圆极化天线单元去掉第一层介质的效果图；

图10为图8的双圆极化天线单元去掉前两层介质的效果图；

图11为图8的双圆极化天线单元去掉前三层介质的效果图；

图12为图7中的双圆极化天线单元的第一层介质上表面效果图；

图13为图7中的双圆极化天线单元的第二层介质上表面效果图；

图14为图7中的双圆极化天线单元的第三层介质上表面效果图；

图15为图7中的双圆极化天线单元的第四层介质上表面效果图；

图16为图7中的双圆极化天线单元的第五层介质上表面效果图。

附图标记：

1-双圆极化天线单元；11-第一层介质；12-第二层介质；13-第三层介质；14-第四层介质；15-第一金属过孔；16-第二金属过孔；17-第一馈电端口；18-第二馈电端口；

111-第一金属地板； 112-第一微带贴片；

121-第二金属地板； 122-第二微带贴片； 123-方孔；

131-第三金属地板；132-第一H形缝隙；133-第二H形缝隙；

141-第四金属地板；142-第一耦合微带线；143-第二耦合微带线；144-第五金属地板；

171-第一同轴馈电内芯；172-第一同轴馈电外壳；181-第二同轴馈电内芯；182-第二同轴馈电外壳。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本发明的一个具体实施例，公开了一种W波段的双圆极化玻璃基阵列天线。

本发明的一种具体实施方式中，本发明的双圆极化玻璃基天线阵列的多个双圆极化天线单元1以n*n的形式阵列为矩形天线阵，其中，n为大于1的自然数。

示例性地，以8*8天线阵列为例进行图示说明；n＝8时，8*8天线阵列由双圆极化天线单元1阵列排布而成，阵列排布结构如图1-图6所示，阵列侧视图如图1所示，阵列分层结构视图如图2、图3、图4、图5、图6所示。

本实施例中，双圆极化天线单元1设有四层介质，分别为：第一层介质11、第二层介质12、第三层介质13和第四层介质14。

双圆极化天线单元1的介质材料采用玻璃基板，该介质的介电常数为5，介质损耗角正切为0.011。

本发明的双圆极化天线单元1整体结构如图7所示。

本发明的一种具体实施方式中，双圆极化天线单元1根据金属过孔的分布可以拆分为两个部分，上面两层第一层介质11和第二层介质12组成的第一部分，下面两层第三层介质13和第四层介质14组成的第二部分。

1)第一部分

第一部分包含了两层切角的微带贴片，第一金属过孔15围成的腔体以及H形缝隙。第一部分作为天线单元的辐射层。

具体地，第一层介质11的上表面设置第一金属地板111和第一微带贴片112；第一金属地板111为四块L形的金属板，第一金属地板111设置在第一层介质11的四个角上，且第一金属地板111的侧边与第一层介质11的侧边对齐，如图8、图12所示。

第一微带贴片112设有两个对称的切角，如图8所示。

具体地，第二层介质12的上表面设置第二金属地板121和第二微带贴片122；第二金属地板121设置在第二层介质12的上表面，即第二金属地板121设置在第一层介质11和第二层介质12之间。

第二金属地板121的形状与第一金属地板111形状相同，且第二金属地板121设置在第二层介质12上表面的四个角上，且第二金属地板121侧边与第二层介质12的侧边对齐。

第二微带贴片122设有两个对称的切角，且第二微带贴片122的中部设有方孔123，如图3、图9、图13所示。

具体地，第二层介质12的下表面和第三层介质13的上表面之间设置第三金属地板131。

本实施例中，天线单元设有微带贴片，微带贴片结构简单，易于加工。两层微带贴片分别位于第一层介质11的上表面和下表面，两层贴片的设计是为了拓展天线单元的带宽，加上本发明的双圆极化天线单元1选用的玻璃基体的介电常数本来就比硅基要低，而介电常数越低的介质设计出的天线带宽都会相应的增加，因此本天线单元可获得相对较宽的带宽。

第一微带贴片112和第二微带贴片122都设置了切角，切角是一种微扰方法，使得贴片产生高次模，高次模与基模正交并且相位差90°即可产生圆极化辐射的电磁波。通过第二微带贴片122进行挖孔，调节双圆极化天线单元1的阻抗，进而调节天线单元在不同扫描状态下的驻波。

本发明的一种具体实施方式中，第一层介质11和第二层介质12内部设有多个第一金属过孔15，如图7所示。

具体地，第一金属过孔15为空心金属管结构；第一金属过孔15垂直于第一层介质11和第二层介质12设置；第一金属过孔15贯穿第一金属地板111、第一层介质11、第二金属地板121、第二层介质12和第三金属地板131，如图7所示。

双圆极化天线单元1中的第一金属过孔15的直径均为0.06mm，多个第一金属过孔15之间的最小圆心距离为0.12mm，第一金属过孔15的边缘到第一金属地板111边缘的最小距离为0.03mm。

2)第二部分

第二部分包含了耦合微带线、同轴馈电内芯和同轴馈电外壳以及第二金属化过孔16围成的腔体。第二部分作为天线单元的馈电层。

第二部分包括：第三金属地板131、第三层介质13、第四金属地板141、耦合微带线、第四层介质14、第五金属地板144、第二金属过孔16、同轴馈电内芯、同轴馈电外壳和馈电端口。

具体地，第三层介质13的上表面设置第三金属地板131，第三金属地板131的外形尺寸与第三层介质13相同。

第三金属地板131设置在第二层介质12的下表面和第三层介质13的上表面之间；第三金属地板131上设有两个相互垂直的H形缝隙。

两个H形缝隙分别为：第一H形缝隙132、和第二H形缝隙133，如图10、图14所示。

具体地，第三层介质13的下表面和第四层介质14的上表面之间设置第四金属地板141。第四层介质14的下表面设置第五金属地板144。

具体地，第四金属地板141上设有两个相互垂直的耦合微带线。

耦合微带线为矩形结构，两个耦合微带线分别为：第一耦合微带线142和第二耦合微带线143；如图11、图15所示。

具体地，第二金属过孔16有多个，第二金属过孔16贯穿第三金属地板131、第三层介质13、第四金属地板141、第四层介质14和第五金属地板144。

双圆极化天线单元1中的第二金属过孔16的直径均为0.06mm，多个第二金属过孔16之间的最小圆心距离为0.12mm，第二金属过孔16的边缘到第三金属地板131或第四金属地板141的边缘的最小距离为0.03mm。

具体地，同轴馈电内芯的上端与耦合微带线相连，同轴馈电内芯的下端连接到馈电端口。

本发明的一种具体实施方式中，双圆极化天线单元1设有两个馈电端口，分别为第一馈电端口17和第二馈电端口18。

同轴馈电内芯有两个，分别为第一同轴馈电内芯171和第二同轴馈电内芯181；同轴馈电外壳有两个，分别为第一同轴馈电外壳172和第二同轴馈电外壳182；并且，第一同轴馈电内芯171与第一同轴馈电外壳172同轴线，即第一同轴馈电内芯171与第一同轴馈电外壳172的轴线重合；第二同轴馈电内芯181与第二同轴馈电外壳182同轴线，即第二同轴馈电内芯181与第二同轴馈电外壳182的轴线重合，如图16所示。

同轴馈电内芯和同轴馈电外壳均贯穿第四层介质14，同轴馈电内芯的上端和同轴馈电外壳的上端齐平，同轴馈电外壳的下端长于同轴馈电内芯的下端。

具体地，第一同轴馈电内芯171的上端与第一耦合微带线142连接；第一同轴馈电内芯171的下端与第一馈电端口17连接。第二同轴馈电内芯181的上端与第二耦合微带线143连接，第二同轴馈电内芯181的下端与第二馈电端口18连接。

第一耦合微带线142和第二耦合微带线143分别与第一H形缝隙132和第二H形缝隙133上下相对。

第一馈电端口17通过第一同轴馈电外壳172与第五金属地板144相连；第二馈电端口18通过第二同轴馈电外壳182与第五金属地板144相连。

3)加工工艺设计

现有加工工艺的能够实现的工艺尺寸在0.1mm-0.3mm之间；具体地，本实施例中，第一层介质11的厚度为0.15mm，第二层介质12的厚度为0.15mm，第三层介质13的厚度为0.15mm，第四层介质14的厚度为0.30mm。最下层介质选用0.3mm的玻璃基板，上方的三层介质采用了统一的加工厚度0.15mm，天线的四层介质的厚度依次为0.15mm、0.15mm、0.15mm和0.30mm。

上两层为辐射层，介质厚度不能太厚，否则会降低天线的辐射效率，介质厚度选用工艺精度上限厚度0.15mm。因此，第一层介质11和第二层介质12的厚度均为0.15mm。

为了避免馈电端口对上方天线的影响，参考加工厂工艺精度，第四层介质14(同轴馈电端口层)厚度选用工艺精度下限(较厚)厚度0.3mm，第三层介质13(耦合层)介质厚度选用工艺精度上限(较薄)厚度0.15mm。

为了增强单元之间的屏蔽效果，同轴馈电外壳的高度比同轴馈电内芯高出0.02mm。

本实施例中，双圆极化天线单元1的金属地板的厚度设置为0.02mm。

本实施例中，双圆极化天线单元1的大小为1.8mm*1.8mm(0.5λ*0.5λ，λ为83GHz在自由空间波长)。

本实施例中，双圆极化天线单元1采用同轴馈电，双圆极化天线单元1的同轴阻抗设置为40欧姆时，同轴内芯直径为0.09mm，计算可以得到同轴馈电外壳直径为0.266mm。双圆极化天线单元1的同轴阻抗设置为50欧姆时，那么在保持同轴馈电内芯直径不变的情况下，同轴馈电外壳直径为0.387mm。

本发明的天线单元采用同轴馈电方式，同轴阻抗通过调整同轴馈电内芯和同轴馈电外壳直径来进行设定，同轴的阻抗范围设置为50±30欧姆。

实施例2

本发明的一个具体实施例，提供一种实施例1的双圆极化玻璃基天线阵列的馈电方法。具体地，本发明的天线阵列由双圆极化天线单元1规则排布而成，如图1-图6所示。

本发明的双圆极化天线单元1采用同轴馈电方式，结合图7-图13，馈电过程如下：

步骤S1：通过双圆极化天线单元1最底部的第一馈电端口17和第二馈电端口18进行馈电；

具体地，通过第一馈电端口17将信号传输至第一同轴馈电内芯171和第一同轴馈电外壳172；第二馈电端口18将信号传输至第二同轴馈电内芯181和第二同轴馈电外壳182。

步骤S2：第一同轴馈电内芯171和第二同轴馈电内芯181分别与第一耦合微带线142和第二耦合微带线143相连。第一馈电端口17、第二馈电端口18分别通过第一同轴馈电外壳172、第二同轴馈电外壳182与第五金属地板144相连，第一同轴馈电内芯171、同轴馈电内芯181是馈电部分，直接延伸到第三层介质13下表面的第一耦合微带线142和第二耦合微带线143。

步骤S3：第一耦合微带线142和第二耦合微带线143分别通过第一H形缝隙132和第二H形缝隙133将能量耦合传输给第一微带贴片112和第二微带贴片122。

步骤S4：双圆极化天线单元1通过第一微带贴片112和第二微带贴片122进行信号辐射。其中，设有方孔123的第二微带贴片122能够用来调节天线的阻抗。

仿真示例1

设定双圆极化天线单元工作频段为W波段79GHz-83GHz，单元大小为1.8mm*1.8mm(0.5λ*0.5λ，λ为83GHz在自由空间波长)，单元的一个端口工作激励一个圆极化模式辐射，另一个端口工作激励正交的圆极化模式辐射。

仿真结果表明在工作频带内，双圆极化天线单元的左旋圆极化端口在phi＝0°面与phi＝90°面扫描角度从0°增加至60°时，左旋圆极化端口的驻波最差为2.30，辐射效率最低为63％。双圆极化天线单元左旋圆极化端口在phi＝0°面与phi＝90°面不扫描时候的轴比在工作频带内低于3dB，扫描角度增加至45°时轴比在工作频带内低于4dB，在扫描角度增加至60°时轴比低于5dB。双圆极化天线单元左旋圆极化端口在phi＝0°面与phi＝90°面扫描角度从0°增加至60°时，单元内的端口隔离度由-20dB增加至-14dB。

双圆极化天线单元的右旋圆极化端口在phi＝0°面与phi＝90°面扫描角度从0°增加至60°时，左旋圆极化端口的驻波最差为2.30，辐射效率最低为64％。双圆极化天线单元右旋圆极化端口在phi＝0°面与phi＝90°面不扫描时候的轴比在工作频带内低于3dB，扫描角度增加至45°时轴比在工作频带内低于4dB，在扫描角度增加至60°时轴比低于5dB。双圆极化天线单元右旋圆极化端口在phi＝0°面与phi＝90°面扫描角度从0°增加至60°时，单元内的端口隔离度由-20dB增加至-14dB。

仿真示例2

设定双圆极化天线单元工作频段为W波段80GHz-86GHz，单元大小为1.74mm*1.74mm(0.5λ*0.5λ，λ为86GHz在自由空间波长)单元的一个端口工作激励一个圆极化模式辐射，另一个端口工作激励正交的圆极化模式辐射。

仿真结果表明在工作频带内，双圆极化天线单元的左旋圆极化端口在phi＝0°面与phi＝90°面扫描角度从0°增加至60°时，左旋圆极化端口的驻波最差为2.35，辐射效率最低为61％。双圆极化天线单元左旋圆极化端口在phi＝0°面与phi＝90°面不扫描时候的轴比在工作频带内低于3dB，扫描角度增加至45°时轴比在工作频带内低于4dB，在扫描角度增加至60°时轴比低于5dB。

仿真结果表明在工作频带内，双圆极化天线单元的右旋圆极化端口在phi＝0°面与phi＝90°面扫描角度从0°增加至60°时，左旋圆极化端口的驻波最差为2.25，辐射效率最低为60％。双圆极化天线单元左旋圆极化端口在phi＝0°面与phi＝90°面不扫描时候的轴比在工作频带内低于3dB，扫描角度增加至45°时轴比在工作频带内低于4dB，在扫描角度增加至60°时轴比低于5dB。

仿真示例3

本发明的天线阵列满阵的双圆极化天线单元1采用8*8阵列的仿真结果为：

规模为8*8的双圆极化玻璃基天线阵列工作在80GHz-86GHz的双圆极化满阵的左旋圆极化，在phi＝0°面扫描至60°时和phi＝90°面扫描至60°时端口的有源驻波小于3；并且满阵在不扫描时的轴比能够全频段低于3dB，在phi＝0°面扫描至60°时和phi＝90°面扫描至60°时满阵的轴比在全频段仍然低于5dB。扫描至60°时，频段内阵列最低仍然有17.1dB的增益。

规模为8*8的双圆极化玻璃基天线阵列工作在80GHz-86GHz的双圆极化满阵的右旋圆极化，在phi＝0°面扫描至60°时和phi＝90°面扫描至60°时端口的有源驻波小于3；并且满阵在不扫描时的轴比能够全频段低于3dB，在phi＝0°面扫描至60°时和phi＝90°面扫描至60°时满阵的轴比在全频段仍然低于5dB。扫描至60°时，频段内阵列最低仍然有17.6dB的增益。

与现有技术相比，本实施例提供的技术方案至少具有如下有益效果之一：

1、发明的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线，介质材料采用介电常数较低的玻璃基板，通过设计双层贴片的结构增加单元带宽，通过设计贴片切角实现圆极化的辐射，通过设计H形缝隙(单元围腔开缝)的结构实现降低不同极化端口的隔离度，可实现天线阵列在大角度扫描时仍然有较低的驻波，较低的极化隔离度，良好的轴比与辐射效率等电性能指标。

2、本发明的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线，通过设计同轴馈电外壳，应用在双圆极化天线阵列上，增强天线阵列内部屏蔽效果，以减小天线阵列中单元之间的相互影响。

3、本发明的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线，由优化后的双圆极化玻璃基天线单元规则排布组成，具有比单个双圆极化玻璃基天线单元更好的特性，更宽的带宽、更大的扫描角度、较低的端口隔离度、较低的驻波、较低的极化隔离度、良好的轴比与辐射效率等。

4、本发明的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线，相较于单圆极化天线而言，双圆极化天线可以同时接收左旋圆极化和右旋圆极化信号。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种W波段的双圆极化玻璃基阵列天线，其特征在于，包括多个阵列分布的双圆极化天线单元(1)；

所述双圆极化天线单元(1)包括：辐射层和馈电层；所述辐射层包括：第一层介质(11)和第二层介质(12)；所述馈电层包括：第三层介质(13)和第四层介质(14)；

所述辐射层设有多个第一金属过孔(15)，所述馈电层设有多个第二金属过孔(16)；

所述第一层介质(11)的上表面和第二层介质(12)的上表面均设有微带贴片；所述第三层介质(13)的上表面设有第三金属地板(131)，所述第三金属地板(131)上设有H形缝隙；所述H形缝隙有两个，分别为：第一H形缝隙(132)和第二H形缝隙(133)；

所述第四层介质(14)的上表面设有耦合微带线；所述耦合微带线包括第一耦合微带线(142)和第二耦合微带线(143)；所述第四层介质(14)的下方设有同轴馈电内芯和同轴馈电外壳；所述同轴馈电内芯贯穿所述第四层介质(14)，且所述同轴馈电内芯的上端连接耦合微带线，下端连接馈电端口。

2.根据权利要求1所述的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线，其特征在于，所述第一层介质(11)的上表面还设有第一金属地板(111)；所述第一金属地板(111)为L形，且设置在第一层介质(11)上表面的四个角上。

3.根据权利要求2所述的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线，其特征在于，所述第二层介质(12)的上表面还设有第二金属地板(121)；所述第二金属地板(121)为L形，且设置在第二层介质(12)上表面的四个角上。

4.根据权利要求1-3任一项所述的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线，其特征在于，所述微带贴片包括：第一微带贴片(112)和第二微带贴片(122)；所述第一微带贴片(112)设置在所述第一层介质(11)的上表面；所述第二微带贴片(122)设置在第二层介质(12)的上表面。

5.根据权利要求4所述的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线，其特征在于，所述第一微带贴片(112)和第二微带贴片(122)均设有切角；所述第二微带贴片(122)的中心设有方孔(123)。

6.根据权利要求5所述的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线，其特征在于，所述同轴馈电内芯包括：第一同轴馈电内芯(171)和第二同轴馈电内芯(181)；所述同轴馈电外壳包括：第一同轴馈电外壳(172)和第二同轴馈电外壳(182)。

7.根据权利要求6所述的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线，其特征在于，所述第一同轴馈电内芯(171)和第一同轴馈电外壳(172)同轴线；所述第二同轴馈电内芯(181)和第二同轴馈电外壳(182)同轴线。

8.根据权利要求7所述的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线，其特征在于，所述第四层介质(14)的上表面设有第四金属地板(141)；所述第四层介质(14)的下表面设有第五金属地板(144)；所述第一层介质(11)、第二层介质(12)、第三层介质(13)和第四层介质(14)自上而下依次排布，且均为玻璃材质。

9.根据权利要求8所述的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线，其特征在于，所述第一金属过孔(15)贯穿第一金属地板(111)、第一层介质(11)、第二金属地板(121)、第二层介质(12)和第三金属地板(131)；所述第二金属过孔(16)贯穿第三金属地板(131)、第三层介质(13)、第四金属地板(141)、第四层介质(14)和第五金属地板(144)。

10.根据权利要求1-9任一项所述的W波段的双圆极化玻璃基阵列天线的馈电方法，其特征在于，所述双圆极化天线单元(1)采用同轴馈电方式，馈电过程如下：

步骤S1：通过双圆极化天线单元(1)最底部的第一馈电端口(17)和第二馈电端口(18)进行馈电；

步骤S2：第一馈电端口(17)、第二馈电端口(18)分别通过第一同轴馈电外壳(172)、第二同轴馈电外壳(182)与第五金属地板(144)相连，第一同轴馈电内芯(171)和第二同轴馈电内芯(181)是馈电部分，直接连接到第三层介质(13)下表面的第一耦合微带线(142)和第二耦合微带线(143)，并将电信号传递至第一耦合微带线(142)和第二耦合微带线(143)；

步骤S3：第一耦合微带线(142)和第二耦合微带线(143)分别通过第一H形缝隙(132)和第二H形缝隙(133)将能量耦合传输给第一微带贴片(112)和第二微带贴片(122)；并将电信号转化为电磁波信号；

步骤S4：双圆极化天线单元(1)通过第一微带贴片(112)和第二微带贴片(122)对外部空间进行电磁波信号辐射。

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