CN201219133Y - 宽频带宽波束圆极化天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型宽频带宽波束圆极化天线，包括金属反射底板及其上面安装的电路板，电路板上表面蚀刻有具有90°相位差的微带一分二功分器，在电路板上装有第一微带耦合偶极子和第二微带耦合偶极子。微带耦合偶极子相互正交插装安置在电路板上，其激励线上下错位分布，偶极子臂焊接在接地焊盘上，激励线与功分器的两输出端口相连，功分器的输入端口与射频连接器相连接。本实用新型宽频带宽波束圆极化天线的优点：实现了轴比带宽大于20％，半功率波束宽度大于85°，增益大于6dBi，应用于相控阵天线，可有效地增大俯仰扫描角，做到了体积小、效率高、结构简单和安装方便，可明显地提高通信系统性能。

Description

宽频带宽波束圆极化天线

技术领域

本实用新型涉及用于通信的圆极化天线，特别涉及一种宽频带宽波束圆极化天线。

背景技术

目前，国内外应用的圆极化天线频带较窄，而且其波束很难达到较宽的半功率角，在许多应用领域受到限制。传统的圆极化天线，在微带耦合偶极子的基板上设有双面覆铜板，在其一面的覆铜板上刻蚀偶极子臂，在其另一面的覆铜板上刻蚀激励线，微带耦合偶极子两端部寄生有反射体，反射体位于微带耦合偶极子两面的覆铜板上，还包括上表面蚀刻有功分器和接地焊盘的电路板、金属反射底板及射频连接器，偶极子臂与接地焊盘焊接在一起，功分器输入端口与射频连接器相连接，激励线与功分器输出端口焊接相连。这种现有的圆极化技术主要受到轴比特性的限制，其频带较窄；而可以做到较宽波束微带贴片圆极化天线，其带宽又较窄。因此，目前还没有宽频带和宽波束两项性能兼顾的圆极化天线。

实用新型内容

为满足上述需要，本实用新型提供一种可实现频带和波束宽、效率高、体积小、结构简单和安装方便的宽频带宽波束圆极化天线。

本实用新型提供的宽频带宽波束圆极化天线，包括金属反射底板及其上面安装的电路板，所述电路板上表面蚀刻有功分器和接地焊盘，射频连接器与电路板相连，在所述电路板上装有第一微带耦合偶极子，所述第一微带耦合偶极子的基板为双面覆铜板，在其一面的覆铜板上对称刻蚀有第一偶极子臂和第二偶极子臂，在其另一面的覆铜板上刻蚀有第一激励线，所述第一微带耦合偶极子两端部寄生有反射体，所述反射体位于所述第一微带耦合偶极子两面的覆铜板上，所述第一偶极子臂和第二偶极子臂与所述接地焊盘焊接在一起，所述功分器输入端口与所述射频连接器相连接，所述第一激励线与所述功分器输出端口焊接相连，还包括有第二微带耦合偶极子，所述第一微带耦合偶极子沿中心轴线在下部设有开口，第二微带耦合偶极子沿中心轴线在上部设有另一开口，相互正交插装安置在所述电路板上，所述第二微带耦合偶极子的第三偶极子臂和第四偶极子臂分别焊接在所述接地焊盘上；所述第一微带耦合偶极子的第一激励线与所述第二微带耦合偶极子的第二激励线上下错位分布，第二微带耦合偶极子的第二激励线与所述功分器的输出端口相连；所述第二微带耦合偶极子的两端部寄生有所述反射体；功分器为具有90°相位差的微带一分二功分器。

本实用新型宽频带宽波束圆极化天线，其中所述电路板的中心开有十字形槽，所述第一微带耦合偶极子和第二微带耦合偶极子的两底部分别设有与所述十字形槽相配合的连接部，所述第一微带耦合偶极子和第二微带耦合偶极子分别通过所述连接部和十字形槽相互固定在一起。

本实用新型宽频带宽波束圆极化天线，其中所述反射器的高度为0.09λ，宽度为0.025λ，距离偶极子臂的最近距离为0.016λ，其中λ为中心频率的波长。

本实用新型宽频带宽波束圆极化天线，其中所述功分器在其阻抗变换节末端装有隔离电阻，所述隔离电阻的电阻值为75Ω～150Ω。

本实用新型宽频带宽波束圆极化天线，其中所述电路板通过螺钉螺母与所述金属反射底板连接在一起。

本实用新型宽频带宽波束圆极化天线的优点，由于采用微带形式的正交耦合偶极子技术，实现了轴比小于2的带宽大于20％，半功率波束宽度大于85°，增益大于6dBi，利用此技术应用于相控阵天线，可有效地增大俯仰扫描角，做到了体积小、效率高、结构简单和安装方便，可明显地提高通信系统性能。

附图说明

图1是本实用新型宽频带宽波束圆极化天线的主视图；

图2是本实用新型宽频带宽波束圆极化天线的俯视图；

图3是本实用新型宽频带宽波束圆极化天线的左视图；

图4是图2中A的局部视图；

图5是本实用新型宽频带宽波束圆极化天线中电路板的结构图；

图6是本实用新型宽频带宽波束圆极化天线中第一微带耦合偶极子的结构图；

图7是本实用新型宽频带宽波束圆极化天线中第二微带耦合偶极子的结构图。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型宽频带宽波束圆极化天线，下面结合实施例做更详尽的说明。

本实用新型宽频带宽波束圆极化天线的微带耦合偶极子及其激励线为2组，采用两个对称偶极子正交放置，通过一个两输出端口相位相差90°的一分二功分器分别对两个偶极子进行馈电，使得两个偶极子辐射出的电磁波幅度相等、相差90°，从而实现圆极化特性。采用微带介质结构，可以简化装配工序，提高各部件的配合精度，保证性能的一致性。

参照图1至图3，本实用新型宽频带宽波束圆极化天线包括金属反射底板9及其上面安装的电路板16，电路板16上表面蚀刻有功分器3，接地焊盘12、射频连接器11与电路板16相连。在电路板16上装有第一微带耦合偶极子1和第二微带耦合偶极子2。

参照图5，电路板16的中心开有十字形槽17，第一微带耦合偶极子1和第二微带耦合偶极子2相互正交放置，通过十字形槽定位。参照图6和图7，第一微带耦合偶极子1沿中心轴线在下部设有开口19，第二微带耦合偶极子2沿中心轴线在上部设有另一开口20，相互正交插装安置在电路板16上。第一微带耦合偶极子1和第二微带耦合偶极子2的两底部分别设有与十字形槽17相配合的连接部18，第一微带耦合偶极子1和第二微带耦合偶极子2分别通过连接部18和十字形槽17相互固定在一起。

参照图1至图3，微带耦合偶极子的基板为双面覆铜板，偶极子臂位于微带耦合偶极子的一面，激励线位于微带耦合偶极子的另一面上。微带耦合偶极子寄生有反射体，反射体位于微带耦合偶极子两面的覆铜板上。具体来说，第一微带耦合偶极子1的基板上，在其一面的覆铜板上对称刻蚀有第一偶极子臂6和第二偶极子臂7，在其另一面的覆铜板上刻蚀有第一激励线4。第二微带耦合偶极子2设有第三偶极子臂13、第四偶极子臂14和第二激励线5，第一激励线4与第二激励线5上下错位分布，并与功分器3的输出端口相连。第一偶极子臂6和第二偶极子臂7、第三偶极子臂13(参照图4)、第四偶极子臂14与接地焊盘12焊接在一起，保证偶极子臂接地良好。功分器3为具有90°相位差的高隔离度的微带一分二功分器，为了装配方便，所有接地焊盘12与功分器3的电路都一同蚀刻在电路板16的上表面。功分器3两输出端口分别与第一激励线4和第二激励线5通过焊接相连接，功分器3的两输出端口的相位决定天线圆极化的旋向。功分器3的输入端口通过射频同轴电缆或直接与射频连接器11相连接。

第一微带耦合偶极子1两端部和第二微带耦合偶极子2的两端部分别寄生有反射体10，反射体10分别位于第一微带耦合偶极子1两端的基板上和第二微带耦合偶极子2两端的基板上。

电路板16通过螺钉螺母15与金属反射底板9固定在一起，使天线形成定向辐射。

第一微带耦合偶极子1和第二微带耦合偶极子2的两端反射体10与其附近的接地焊盘12焊接，是为了展宽天线的波束宽度，反射体10高度h与偶极子臂的下边沿等高，为0.09λ(λ为中心频率的波长)，宽度w为0.025λ，距离偶极子臂的最近距离L为0.016λ，反射体10的高度h和宽度w影响到天线的轴比特性和波束宽度。

第一激励线4和第二激励线5上下错位分布，避免相交，以便于安装，也是为了提高两对偶极子的隔离度。偶极子臂为相互对称的2对，分别具有弯曲段，偶极子臂进行弯曲主要是为了展宽天线波束，其次是为了减小天线尺寸。

参照图2，功分器3阻抗变换节末端通过隔离电阻8连接，目的是为了提高功分器3的输出端口隔离度，减小两偶极子之间互扰，进而改善天线的轴比特性。隔离电阻8的电阻值为75Ω～150Ω。

本实用新型具有宽频带和宽波束，增益较高的性能，使得其有了广泛的用途，除了单独使用外，其非常适合组成阵列天线，它使用在相控阵天线中将明显的提高系统的扫描角和增益。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (5)

1.一种宽频带宽波束圆极化天线，包括金属反射底板(9)及其上面安装的电路板(16)，所述电路板(16)上表面蚀刻有功分器(3)和接地焊盘(12)，射频连接器(11)与电路板(16)相连，在所述电路板(16)上装有第一微带耦合偶极子(1)，所述第一微带耦合偶极子(1)的基板为双面覆铜板，在其一面的覆铜板上对称刻蚀有第一偶极子臂(6)和第二偶极子臂(7)，在其另一面的覆铜板上刻蚀有第一激励线(4)，所述第一微带耦合偶极子(1)两端部寄生有反射体(10)，所述反射体(10)位于所述第一微带耦合偶极子(1)两面的覆铜板上，所述第一偶极子臂(6)和第二偶极子臂(7)与所述接地焊盘(12)焊接在一起，所述功分器(3)输入端口与所述射频连接器(11)相连接，所述第一激励线(4)与所述功分器(3)输出端口焊接相连，其特征在于：还包括有第二微带耦合偶极子(2)，所述第一微带耦合偶极子(1)沿中心轴线在下部设有开口(19)，第二微带耦合偶极子(2)沿中心轴线在上部设有另一开口(20)，相互正交插装安置在所述电路板(16)上，所述第二微带耦合偶极子(2)的第三偶极子臂(13)和第四偶极子臂(14)分别焊接在所述接地焊盘(12)上；所述第一微带耦合偶极子(1)的第一激励线(4)与所述第二微带耦合偶极子(2)的第二激励线(5)上下错位分布，第二微带耦合偶极子(2)的第二激励线(5)与所述功分器(3)的输出端口相连；所述第二微带耦合偶极子(2)的两端部寄生有所述反射体(10)；功分器(3)为具有90°相位差的微带一分二功分器。

2.根据权利要求1所述的宽频带宽波束圆极化天线，其特征在于：其中所述电路板(16)的中心开有十字形槽(17)，所述第一微带耦合偶极子(1)和第二微带耦合偶极子(2)的两底部分别设有与所述十字形槽(17)相配合的连接部(18)，所述第一微带耦合偶极子(1)和第二微带耦合偶极子(2)分别通过所述连接部(18)和十字形槽(17)相互固定在一起。

3.根据权利要求1或2所述的宽频带宽波束圆极化天线，其特征在于：其中所述反射器(10)的高度(h)为0.09λ，宽度(w)为0.025λ，距离偶极子臂的最近距离(L)为0.016λ，其中λ为中心频率的波长。

4.根据权利要求3所述的宽频带宽波束圆极化天线，其特征在于：其中所述功分器(3)在其阻抗变换节末端装有隔离电阻(8)，所述隔离电阻(8)的电阻值为75Ω～150Ω。

5.根据权利要求4所述的宽频带宽波束圆极化天线，其特征在于：其中所述电路板(16)通过螺钉螺母(17)与所述金属反射底板(9)连接在一起。

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