CN202917635U - 一种圆极化电扫相控漏波天线 - Google Patents
一种圆极化电扫相控漏波天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202917635U CN202917635U CN201220455394.6U CN201220455394U CN202917635U CN 202917635 U CN202917635 U CN 202917635U CN 201220455394 U CN201220455394 U CN 201220455394U CN 202917635 U CN202917635 U CN 202917635U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- leaky
- antenna
- circular polarization
- wave antenna
- line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种圆极化电扫相控漏波天线，包括介质板层、位于介质板层之上的表面图案层以及位于介质板层之下的金属板底层，其特征在于，所述表面图案层包括：多个传输线单元；多条分别经由变容二极管连接每个传输单元的天线单元馈线；多条分别连接每条天线单元馈线的窄线；若干个分别连接在相邻两条窄线之间的交指传输线；其中，所有相邻两个传输线单元之间均连接有变容二极管。本实用新型可用于卫星通信，圆极化鉴别率高，重量轻，且为电控扫描结构，无机械结构，易于集成化，扫描速度快。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信领域，特别涉及一种圆极化电扫相控漏波天线。
背景技术
漏波天线原理如图1所示，电磁波在介质中的相移常数为在自由空间中传输的相移常数为k0，沿纵向传播的相移常数为ky，
k0<ky时，为虚数，沿天线平面法向的传播表述为eβj此时eβj为一实数，因此仅产生衰减而不能传输。而当k0>ky时，为实数，eβj为复数，因此在天线平面法向产生辐射，形成漏波。漏波是行波在沿波导结构传输过程中向外辐射功率形成的波束，可利用此性质制作成漏波天线，漏波天线的原理与通常的谐振天线不同，利用行波原理，而非谐振原理，因此，漏波天线具有很强的方向性
漏波天线作为非谐振天线，其尺寸不取决于工作频率且往往为电小尺寸，一般为八分之一波长左右，而通常的谐振天线单元的尺寸为二分之一波长左右，因此漏波天线与传统谐振天线相比，具有小型化的特点。而天线尺寸单元的减小，导致同样尺寸的设计包含的单元数量增多，进而实现了高增益。天线尺寸对工作频率不敏感，因此实现了宽带特性。
相控阵天线是利用不同天线单元之间的相位差，形成一定指向的波前，进而决定天线主瓣方向。对于前文所述漏波天线而言，由于每个天线单元均工作于快波区，因此产生辐射，而级联馈电又使得各个天线单元之间产生一定的相差，这恰恰符合了相控阵天线的要求，因此可将上述漏波天线视为相控阵天线。另一方面，通过在漏波天线单元上加载变容二极管，改变天线单元表面的电流相位，进而改变天线的远场辐射的波前方向，从而改变了天线的主瓣方向。在漏波天线上加载变容二极管，可以实现基于电扫的波束方向可重构的漏波天线。
电扫技术的意义在于传统的扫描是在方向图不变的前提下改变天线的指向方向，因此需要额外设计机械转动部分，而随着大规模集成电路的发展，现有的 机械加工技术已无法适应新的电路设计需要，因此相控阵天线的提出无疑彻底解决了这一问题，且由于彻底摒弃机械结构，使得系统的设计复杂度及工作量大大降低。另外，由于相控阵天线的方向图的可重构基于变容二极管电容值的改变，而变容二极管的直流馈电大小可迅速改变，因此电扫天线的扫描速度远超使用机械结构的传统扫描天线。
圆极化天线广泛应用于卫星通信系统，具有易于接收，适应性好的特点。而现有的相控漏波天线并不能实现圆极化，原因在于当天线辐射单元同时作为圆极化单元时，圆极化的实现取决于天线辐射单元的表面电流，而随着变容二极管电容值的改变，表面电流改变明显，进而严重影响圆极化性能，同时也影响了天线的输入阻抗，使得传输效率降低。另一种实现方法是先构造传输线，实现一定相移，再构造圆极化单元，单元间距为四分之一波长，这样做的缺点在于结构复杂，无法小型化，且圆极化单元的间距与波长关联，使得频带宽度变窄，同时也面临着表面电流分布被严重改变的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种圆极化电扫相控漏波天线，通过将圆极化电扫漏波天线分别设计馈线部分与圆极化部分，从而降低设计难度，另一方面为了保证设计的小型化，还需要将馈线与圆极化部分整合起来，减小天线的尺寸。
本种实用新型的所提供的一圆极化电扫相控漏波天线，包括介质板层、位于介质板层之上的表面图案层以及位于介质板层之下的金属板底层，其特征在于，所述表面图案层包括：
多个传输线单元；
多条分别经由变容二极管连接每个传输单元的天线单元馈线；
多条分别连接每条天线单元馈线的窄线；
若干个分别连接在相邻两条窄线之间的交指传输线；
其中，所有相邻两个传输线单元之间均连接有变容二极管。
优选地，每条窄线均包括一个串接在其中段的变容二极管。
优选地，每条窄线在其远离天线单元馈线的一端设有一个过孔，并且所述过孔经由穿过表面图案层介质板层的金属线连接所述金属板底层。
优选地，每个交指传输线均具有两条平行的微带线，其每条微带线的一端连接所述相邻两条窄线之一条窄线，其另一端布置在所述相邻两条窄线之另一条窄线的附近。
优选地，每条微带线的两端分别位于所述相邻两条窄线过孔的附近。
优选地，布置在窄线附近的微带线与其窄线的距离等于两条平行的微带线的间距。
优选地，每个传输线单元均为矩形，且每个矩形传输线单元的两个对角分别为切掉了一个等腰直角三角形边的切角。
优选地，分别为切角的两个对角是左下角和右上角。
优选地，分别为切角的两个对角是左上角和右下角。
优选地，所述传输线单元的工作频率为5.8GHz。
现对于现有技术，本实用新型的技术效果是，可用于卫星通信，圆极化鉴别率高，重量轻，且为电控扫描结构，无机械结构，易于集成化，扫描速度快，且在漏波天线基础上实现圆极化迄今为止未见报道。设计具有独创性以及巨大的实用价值。
附图说明
图1是漏波天线的原理图；
图2是本实用新型的圆极化电扫相控漏波天线的微带线结构的示意图；
图3是本实用新型的圆极化电扫相控漏波天线仿真模型；
图4-图7分别是本实用新型的圆极化电扫相控漏波天线的主瓣方向分别为为0°、11°、22°、37°时的轴比。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图2显示了本实用新型的圆极化电扫相控漏波天线的微带线结构的示意图，如图2所示，包括介质板层、位于介质板层之上的表面图案层以及位于介质板层之下的金属板底层，其特征在于，所述表面图案层包括：
多个传输线单元1；
多条分别经由变容二极管连接每个传输单元1的天线单元馈线2；
多条分别连接每条天线单元馈线2的窄线3；
若干个分别连接在相邻两条窄线3之间的交指传输线4；
其中，所有相邻两个传输线单元1之间均连接有变容二极管5。
进一步说，其结构为一个典型复合左右手漏波天线与一段交指传输线4结合，在漏波天线上切角，使得传输线单元1本身实现圆极化，而由于传输线单元1还负责通过信号耦合传输功率，使得圆极化质量受到影响，交指传输线4的作用是通过构造额外的馈线，用传导传输来降低耦合传输的功率，从而降低耦合对圆极化性能的劣化，使用交指结构来微调阻抗，使得变容二极管电容5改变时依然能保证功率传输，同时，交指传输线4与天线单元的左手电感结构所构成的环状结构也能实现圆极化，这样就保证了在扫描的同时圆极化性能不受较大影响。
其中，每条窄线3均包括一个串接在其中段的变容二极管5；每条窄线3在其远离天线单元馈线2的一端设有一个过孔6，并且所述过孔6经由穿过表面图案层介质板层的金属线连接所述金属板底层；每个交指传输线4均具有两条平行的微带线，其每条微带线的一端连接所述相邻两条窄线3之一条窄线3，其另一端布置在所述相邻两条窄线3之另一条窄线3的附近；每条微带线的两端分别位于所述相邻两条窄线3过孔6的附近。
此外，布置在窄线3附近的微带线与其窄线3的距离等于两条平行的微带线的间距；每个传输线单元1均为矩形，且每个矩形传输线单元1的两个对角分别为切掉了一个等腰直角三角形边的切角。
其中，分别为切角的两个对角是左下角和右上角或分别为切角的两个对角是左上角和右下角。
也就是说，本实用新型的圆极化电扫漏波天线，由一块微带线雕刻加工而成。表面为金属图案，下层为介质板，材料为Rogers5880，底层为金属板（地板）。其中表面图案由天线单元馈线2，带有切角的传输线单元1，带有过孔6及变容二极管4的窄线3及交指传输线4组成。传输线单元1为矩形的左下角与右上角分别切除一个等腰直角三角形金属层而成，两个等腰三角形尺寸相同。窄线3的末端做过孔6接地处理，通过打孔与金属化使其穿过介质版与地板连接，窄线3的中段有一段断带，用于放置变容二极管5，变容二极管5搭接在断带两端。 窄线3末端过孔6附近放置交指传输线4的传输线，其结构由两条平行交错并有一定间距的微带线构成，交指传输线4间的距离及窄线3与交指传输线4的距离相等。两传输线单元1，以及无线单元馈线2与传输线单元1之间的间隙上同样需要搭接变容二极管5。以上两处的变容二极管5均用矩形框表示。底层金属板无图案。
其中贴片尺寸一定程度影响天线的工作频率，窄带尺寸影响天线的扫描范围、方向及圆极化轴比，交指结构影响天线的轴比。
所述传输线单元的工作频率为5.8GHz。
图3显示了本实用新型的仿真用模型图，如图所示，选取单元数量为25个，横向尺寸在4.3λg左右，纵向尺寸在0.2λg左右。工作频率设为5.8GHz。
图4至图7分别是图3所示的仿真效果的圆极化电扫相控漏波天线的主瓣方向分别为为0°、11°、22°、37°时的轴比的示意图，如图所示，标尺所在位置为辐射最大方向，即当前横轴读数，纵轴指示的数值为此时的轴比，按照圆极化轴比定义，3dB以下即为良好圆极化，最大不能超过6dB。从仿真图可见，仅在辐射方向接近0时，轴比在6dB左右，其他位置均保持优异的圆极化效果。
综上所述，本实用新型具有以下技术效果：
具有0至40的扫描范围，轴比一般在3dB以下，副瓣低，工作频率在5.8GHz。可用于卫星通信，圆极化鉴别率高，重量轻，且为电控扫描结构，无机械结构，易于集成化，扫描速度快，且在漏波天线基础上实现圆极化迄今为止未见报道。设计具有独创性以及巨大的实用价值。
尽管上文对本实用新型进行了详细说明，但是本实用新型不限于此，本技术领域技术人员可以根据本实用新型的原理进行各种修改。因此，凡按照本实用新型原理所作的修改，都应当理解为落入本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种圆极化电扫相控漏波天线，包括介质板层、位于介质板层之上的表面图案层以及位于介质板层之下的金属板底层，其特征在于，所述表面图案层包括：
多个传输线单元；
多条分别经由变容二极管连接每个传输单元的天线单元馈线；
多条分别连接每条天线单元馈线的窄线；
若干个分别连接在相邻两条窄线之间的交指传输线；
其中，所有相邻两个传输线单元之间均连接有变容二极管。
2.根据权利要求1所述的圆极化电扫相控漏波天线，其特征在于，每条窄线均包括一个串接在其中段的变容二极管。
3.根据权利要求1所述的圆极化电扫相控漏波天线，其特征在于，每条窄线在其远离天线单元馈线的一端设有一个过孔，并且所述过孔经由穿过表面图案层介质板层的金属线连接所述金属板底层。
4.根据权利要求3所述的圆极化电扫相控漏波天线，其特征在于，每个交指传输线均具有两条平行的微带线，其每条微带线的一端连接所述相邻两条窄线之一条窄线，其另一端布置在所述相邻两条窄线之另一条窄线的附近。
5.根据权利要求4所述的圆极化电扫相控漏波天线，其特征在于，每条微带线的两端分别位于所述相邻两条窄线过孔的附近。
6.根据权利要求4或5所述的圆极化电扫相控漏波天线，其特征在于，布置在窄线附近的微带线与其窄线的距离等于两条平行的微带线的间距。
7.根据权利要求3所述的圆极化电扫相控漏波天线，其特征在于，每个传输线单元均为矩形，且每个矩形传输线单元的两个对角分别为切掉了一个等腰直角三角形边的切角。
8.根据权利要求7所述的圆极化电扫相控漏波天线，其特征在于，分别为切角的两个对角是左下角和右上角。
9.根据权利要求8所述的圆极化电扫相控漏波天线，其特征在于，分别为切角的两个对角是左上角和右下角。
10.根据权利要求8所述的圆极化电扫相控漏波天线，其特征在于，所述传输线单元的工作频率为5.8GHz。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201220455394.6U CN202917635U (zh) | 2012-09-07 | 2012-09-07 | 一种圆极化电扫相控漏波天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201220455394.6U CN202917635U (zh) | 2012-09-07 | 2012-09-07 | 一种圆极化电扫相控漏波天线 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN202917635U true CN202917635U (zh) | 2013-05-01 |
Family
ID=48165915
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201220455394.6U Expired - Lifetime CN202917635U (zh) | 2012-09-07 | 2012-09-07 | 一种圆极化电扫相控漏波天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN202917635U (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106785447A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-05-31 | 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 | 一种方向图可重构半宽度微带漏波天线 |
| WO2017117856A1 (zh) * | 2016-01-05 | 2017-07-13 | 中兴通讯股份有限公司 | 扫描天线 |
| CN108511873A (zh) * | 2018-03-09 | 2018-09-07 | 常熟市泓博通讯技术股份有限公司 | 用于第五代移动网络的移动通讯装置 |
| CN112563738A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-03-26 | 中山大学 | 包含周期性漏波结构的圆极化天线及其制造方法 |
| CN112993578A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-06-18 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种极化编码相控阵限幅天线 |
| CN113571902A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-10-29 | 四川安迪科技实业有限公司 | 基于双频漏波结构的相控阵天线 |
-
2012
- 2012-09-07 CN CN201220455394.6U patent/CN202917635U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017117856A1 (zh) * | 2016-01-05 | 2017-07-13 | 中兴通讯股份有限公司 | 扫描天线 |
| CN106785447A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-05-31 | 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 | 一种方向图可重构半宽度微带漏波天线 |
| CN108511873A (zh) * | 2018-03-09 | 2018-09-07 | 常熟市泓博通讯技术股份有限公司 | 用于第五代移动网络的移动通讯装置 |
| CN112563738A (zh) * | 2020-11-02 | 2021-03-26 | 中山大学 | 包含周期性漏波结构的圆极化天线及其制造方法 |
| CN112993578A (zh) * | 2021-01-19 | 2021-06-18 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种极化编码相控阵限幅天线 |
| CN112993578B (zh) * | 2021-01-19 | 2022-04-26 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种极化编码相控阵限幅天线 |
| CN113571902A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-10-29 | 四川安迪科技实业有限公司 | 基于双频漏波结构的相控阵天线 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10135133B2 (en) | Apparatus and methods for reducing mutual couplings in an antenna array | |
| CN106848583B (zh) | 一种用于微带阵列天线的三维超材料去耦结构 | |
| CN202917635U (zh) | 一种圆极化电扫相控漏波天线 | |
| CN101505004B (zh) | 一种基于左手材料的高增益缝隙阵列天线 | |
| Wang et al. | Low-profile pattern-reconfigurable vertically polarized endfire antenna with magnetic-current radiators | |
| CN101872894A (zh) | 一种方向图可重构的介质谐振天线及其相控阵 | |
| CN113644432B (zh) | 一种双圆极化相控阵天线阵列 | |
| CN102983401A (zh) | 低耗低副瓣高增益平面频率扫描天线 | |
| CN108598691A (zh) | 基于平板长槽天线的宽带宽角扫描相控阵天线 | |
| CN109326878A (zh) | 一种基于表面波波导和高阻抗表面的宽带端射天线 | |
| CN109546356B (zh) | 基于混合馈电网络的倒l形印刷振子天线阵列装置 | |
| CN110867651A (zh) | 一种零阶谐振贴片天线及透射式低成本单脉冲相控阵天线装置 | |
| JP3725415B2 (ja) | ダイバーシチアンテナ装置 | |
| CN102280714A (zh) | 由多元子阵构成的稀疏相控阵天线 | |
| Chen et al. | Circularly polarized patch antenna array fed by coplanar waveguide | |
| Upadhyay et al. | Design of microstrip patch antenna array for WLAN application | |
| CN107221751A (zh) | 一种基于间隙波导的低副瓣漏波频扫天线 | |
| CN115084872B (zh) | 一种超宽带宽扫描角紧耦合相控阵天线 | |
| Chine et al. | Three dimensional, efficient, directive microstrip antenna array | |
| Ma et al. | Dual-polarized turning torso antenna array for massive MIMO systems | |
| KR101557765B1 (ko) | 집적도 증가와 간섭 저감을 위한, 메타재질 0차 공진형 전기장 분포를 갖는 소형 ｍｉｍｏ 안테나와 그의 다중 배치 구조 | |
| Aribi et al. | Circularly polarized beam-steering antenna array with enhanced characteristics using UCEBG structure | |
| CN110635230A (zh) | 基于sicl谐振腔圆环缝隙和印刷振子的非对称双极化天线装置 | |
| CN102683838A (zh) | 复合左右手圆极化电扫相控漏波天线 | |
| TWI539675B (zh) | Dual Directional Multiple Input Multiple Output Antenna Units and Their Arrays |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160909 Address after: 300308 Tianjin Airport Economic Zone, Binhai New Area seven East Road No. 2 Zhongxing Industrial Base Patentee after: ZTE INTELLIGENT IOT TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 518057 Nanshan District Guangdong high tech Industrial Park, South Road, science and technology, ZTE building, Ministry of Justice Patentee before: ZTE Corp. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: Room 401, building 12, east area, airport business park, No. 80, Huanhe North Road, free trade zone (Airport Economic Zone), Binhai New Area, Tianjin 300000 Patentee after: Gaoxing Zhilian Technology Co.,Ltd. Address before: 300308, Zhongxing Industrial base, 2 East seven, Airport Economic Zone, Tianjin Binhai New Area Patentee before: ZTE INTELLIGENT IOT TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20130501 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |