CN201508911U - Ku频段圆极化微带天线 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种Ku频段圆极化微带天线，其特征在于包括铜质背板、介质层、辐射贴片和馈源，所述铜质背板贴置于介质层基板的一侧，介质层基板的另一侧布置有铜箔辐射贴片；所述馈源通过馈电枝节与辐射贴片进行电连接。所述辐射贴片为开直角槽孔的圆形结构。该微带天线整个天线的外形体积近平板方形，摆放灵活，具有频带宽，增益高，方向性强，宽频轴比和宽角轴比，制作简单等特点。适于在卫星通信、卫星电视广播以及雷达、高速目标跟踪等技术领域广泛推广。

Description

Ku频段圆极化微带天线
技术领域
本实用新型涉及一种在无线通信中用于发送/接收无线电波的天线，尤其涉及一种工作于Ku频段的频带宽，增益高，宽频轴比和宽角轴比的圆极化微带天线。
背景技术
近年来，随着卫星通信、卫星电视直播的普及与发展，Ku频段的收/发天线受到了人们更多的关注。
现有的Ku频段通信天线，如卫星通信、卫星电视广播天线多见抛物面天线，这种天线体积较大，且不适合于移动载体安装。微带天线由于体积小、重量轻、成本低，由微带天线构成线极化天线阵作为卫星信号接收天线资料已见论述。但鉴于卫星信号与地面传播路径的不同，雨雾层和电离层的影响，传输损耗、极化面旋转等因素，国际通信卫星发射的电波大多数为圆极化，我国发射的广播电视直播卫星，其电波采用圆极化。这类电波若用线极化天线接收，将会有3dB的能量损失，接收效果差。
由微带天线构成宽频带圆极化天线的方法，可采用正交馈电、多点馈电、附加相移网络、贴片曲线结构、多层结构、PBG结构等方法，但存在增益、带宽、轴比等不能兼顾，或制作工艺复杂、参数变化对天线性能敏感等问题。
发明内容
本实用新型针对以上问题，研制一种具有频带宽，增益高，宽频轴比和宽角轴比的圆极化微带天线。本实用新型采用的具体技术手段如下：
一种Ku频段圆极化微带天线，其特征在于包括铜质背板、介质层、辐射贴片和馈源，所述铜质背板贴置于介质层基板的一侧，介质层基板的另一侧布置有铜箔辐射贴片；所述馈源与辐射贴片经馈电枝节进行电连接。所述辐射贴片为开直角槽孔的圆形结构。所述开直角槽孔圆形结构辐射贴片的直径为工作频率中心波长的0.26倍，直角槽孔边长为工作频率中心波长的0.16倍，馈电枝节的长度与宽度为直角槽孔边长的1/4，直角槽孔的内侧距贴片圆心的距离为馈电枝节长度的3/4～7/4，直角槽孔的宽度为直角槽孔边长的1/8～3/8，但直角槽孔距贴片圆周的最近距离应大于工作频率中心波长的0.01倍，介质基板的长度和宽度为工作频率中心波长的1/2以上。所述馈源为SMA型微波接头。该微带天线整个天线的外形体积为平板方形。
本实用新型提供的圆极化微带天线，通过圆形辐射贴片中施加的正交简并分离单元直角槽孔，使天线中两个简并分离模产生不同的谐振频率，并产生相位相差90度空间极化正交的两个模，工作频率在两模中间，较好的实现了圆极化辐射。天线只采用单层介质板、一个贴片，结构非常简单，充分体现了微带贴片天线的优势。
附图说明
本实用新型共有6幅附图：
图1是本实用新型Ku频段圆极化微带天线的结构示意图；
图2是图1的侧视图；
图3是本实用新型Ku频段圆极化微带天线的驻波比曲线图；
图4是本实用新型Ku频段圆极化微带天线的辐射方向图；
图5是本实用新型Ku频段圆极化微带天线的频率轴比图；
图6是本实用新型Ku频段圆极化微带天线的角度轴比图。
图中：1、铜质背板，2、介质层，3、辐射贴片，4、馈电枝节，5、馈源。
具体实施方式
如图1和图2所示，为本实用新型所提供的Ku频段圆极化微带天线，主要由铜质背板1、介质层2、辐射贴片3、槽孔4、馈电枝节5和馈源6构成。铜质背板1贴置于介质层2基板的一侧，介质层2基板的另一侧布置有辐射贴片3；而辐射贴片3与馈电枝节5及馈源6进行电连接。其中辐射贴片3为开直角槽孔4的圆形结构的铜箔辐射贴片，馈源6为SMA型微波接头；另外，整个天线外形体积为平板方形。
本实用新型所提供的Ku频段圆极化微带天线，开直角槽孔圆形结构辐射贴片3的直径近工作频率中心波长的1/4(为工作频率中心波长的0.26倍)，直角槽孔边长近为贴片直径的2/3(工作频率中心波长的0.16倍)，馈电枝节5的长度与宽度为直角槽孔边长的1/4，直角槽孔4的内侧距贴片圆心的距离为馈电枝节长度的3/4～7/4，直角槽孔4的宽度为直角槽孔边长的1/8～3/8，直角槽孔4的内侧距贴片圆心的距离与直角槽孔的宽度在所述数据范围内可适当组合，但直角槽孔4距贴片3圆周的最近距离应大于工作频率中心波长的0.01倍，介质基板的长度和宽度为工作频率中心波长的1/2以上。
下面列举实例，通过试验得出相应曲线，来对本实用新型提出的圆极化微带天线所具有的特性做进一步说明(以整个天线面积为14mm×14mm、介质层基板的介电常数为2.2及基板厚度为2mm为例进行实例说明)：
用如图3所示为本实用新型的一个实施例的驻波比曲线图，可以看出，其带宽为1.8GHz(VSWR＜2)，相对带宽达15％。
如图4为本实用新型的辐射方向图，由图可见，增益达9dBi以上，该天线具有很好的实用价值。
图5是本实用新型的频率轴比图，可见3dB圆极化轴比带宽达到了450MHz.
图6是本实用新型的角度轴比图，可见在3dB范围内，角度范围为±50度，实现了宽角轴比。
由以上的数据可看出，该圆极化微带天线轴比特性好、频带宽、增益高，尤其是结构简单，制作工艺简单等特点，适合于作为卫星通信、卫星电视广播天线阵的辐射单元，以及雷达、高速目标跟踪等天线阵的辐射单元，尤其是大型天线阵，由于结构简单，在工艺制作上，易于实现各单元参数的一致性，从而保证天线阵的总体效果。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种Ku频段圆极化微带天线，其特征在于包括铜质背板(1)、介质层(2)、辐射贴片(3)、槽孔(4)、馈电枝节(5)和馈源(6)；所述铜质背板(1)贴置于介质层(2)基板的一侧，介质层(2)基板的另一侧布置有辐射贴片(3)；所述辐射贴片(3)开有槽孔(4)且通过馈电枝节(5)与馈源(6)进行电连接。
2.根据权利要求1所述的Ku频段圆极化微带天线，其特征在于所述辐射贴片(3)采用铜箔辐射贴片。
3.根据权利要求1或2所述的Ku频段圆极化微带天线，其特征在于所述辐射贴片(3)为开直角槽孔的圆形结构。
4.根据权利要求3所述的Ku频段圆极化微带天线，其特征在于所述开直角槽孔圆形结构辐射贴片(3)的直径为工作频率中心波长的0.26倍，直角槽孔边长为工作频率中心波长的0.16倍，馈电枝节(5)的长度与宽度为直角槽孔边长的1/4，直角槽孔的内侧距贴片圆心的距离为馈电枝节长度的3/4～7/4，直角槽孔的宽度为直角槽孔边长的1/8～3/8，其中直角槽孔距贴片圆周的最近距离大于工作频率中心波长的0.01倍，介质基板的长度和宽度为工作频率中心波长的1/2以上。
5.根据权利要求4所述的Ku频段圆极化微带天线，其特征在于所述馈电枝节(5)为金属贴片。
6.根据权利要求1所述的Ku频段圆极化微带天线，其特征在于所述馈源(6)为SMA型微波接头。
7.根据权利要求1所述的Ku频段圆极化微带天线，其特征在于所述天线的外形为平板方形。
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