CN203983480U - 一种宽带宽波束圆极化天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种宽带宽波束圆极化天线，包括金属背腔(3)、金属地板(4)、介质贴片天线(1)和耦合馈电网络(2)；所述的金属背腔(3)固定在金属地板(4)上，金属背腔(3)的腔体中设有耦合馈电网络(2)，耦合馈电网络(2)固定在金属地板(4)上，耦合馈电网络(2)的中心上方固定有介质贴片天线(1)。本实用新型利用耦合馈电，采用介质与空气相结合的方法，提高天线的工作带宽，降低了天线剖面，同时减小重量。

Description

一种宽带宽波束圆极化天线

技术领域

本实用新型涉及一种圆极化天线，适用于为低剖面卫星通信、导航终端系统中，特别适用于对天线波束宽度要求高、通信和导航共口径的小型化终端系统。

背景技术

目前在通信、导航等系统所用终端天线形式以及性能各有特点，但均存在某种不足。

1、利用金属结构或印制板结构的螺旋天线形式，具有宽带、宽波束和重量轻的特性，但是天线的纵向尺寸相对较高，很能实现低剖面，因此在结构紧凑的终端系统中使用受限。

2、利用金属支杆实现的对称阵子具有易加工、结构简单可靠的特点，但是天线的剖面受限于工作波长，同时宽波束多采用锥台结构，进一步增加了天线的剖面。

3、利用印刷电路板结构的微带天线形式，具有小型化、低剖面、形式多样且易加工的特点，具有广泛的应用。但是，传统的微带天线的相对带宽只有5％左右，实现宽带多采用空气耦合形式，天线的剖面难以降低；单馈电或双馈电点可以方便的实现圆极化，但在带宽内很难现实对称的方向图。采用空气背腔可以使天线实现宽波束，但相关报道和文献中没有应用于宽带的实例。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免上述背景技术的不足之处，提供一种宽带、宽波束、低剖面圆极化天线，该天线易于调试，具有很高的工程使用价值。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种宽带宽波束圆极化天线，包括金属背腔3和金属地板4，其特征在于：还包括介质贴片天线1和耦合馈电网络2；所述的金属背腔3固定在金属地板4上，金属背腔3的腔体内部设有耦合馈电网络2，耦合馈电网络2固定在金属地板4上，耦合馈电网络2的中心上方固定有介质贴片天线1。

其中，所述的介质贴片天线1由两层不同厚度的介质板叠加组成，两层介质板的顶面均设有用于天线的金属片。

其中，所述的耦合馈电网络2由两块条状介质板十字交叉组成，每个条状介质板上设有两个关于十字交叉中心对称的左金属条和右金属条。

其中，所述左金属条由上横条、上竖条、下横条和下竖条相接构成；其中，上横条与条状介质板的顶端齐平，上横条的左端与上竖条的上端相接，上竖条的下端与下横条的左端相接，下横条的右端与下竖条的上端相接，下竖条的下端与金属地板4相接。

其中，所述的介质贴片天线1位于左金属条和右金属条的正上方。

其中，所述左金属条为倒L型。

其中，所述右金属条的形状与左金属条为镜像对称。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

1、本实用新型利用耦合馈电，采用介质与空气相结合的方法，提高天线的工作带宽，降低了天线剖面，同时减小重量。

2、本实用新型的空气背腔方式，在宽带范围内提高了天线的波束宽度。

3、本实用新型中，多采用印制板工艺，具有很高的精度并节约了成本。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是耦合馈电网络的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，本实用新型所述的一种宽带宽波束圆极化天线，包括金属背腔3和金属地板4，还包括介质贴片天线1和耦合馈电网络2；所述的金属背腔3固定在金属地板4上，金属背腔3的腔体内部设有耦合馈电网络2，耦合馈电网络2固定在金属地板4上，耦合馈电网络2的中心上方固定有介质贴片天线1。金属背腔3下端留有安装孔，通过介质螺丝与金属地板4连接，其金属背腔3的中心轴线与介质贴片天线的轴线重合。

所述的介质贴片天线1由两层不同厚度的介质板叠加组成，两层介质板的顶面均设有用作天线的金属片。其中，介质板的厚度和形状、金属片的尺寸和形状均需按照电性能指标进行调整。介质贴片天线、介质板与耦合馈电网络2的中心轴线重合。

其中，所述的耦合馈电网络2由两块条状介质板十字交叉组成，每个条状介质板上设有两个关于十字交叉中心对称的左金属条和右金属条。所述的介质贴片天线1位于左金属条和右金属条的正上方。两块条状介质板中心轴位置均有开槽以便安装。

作为一种实施例，所述左金属条由上横条、上竖条、下横条和下竖条相接构成；其中，上横条与条状介质板的顶端齐平，上横条的左端与上竖条的上端相接，上竖条的下端与下横条的左端相接，下横条的右端与下竖条的上端相接，下竖条的下端与金属地板4相接。所述右金属条的形状与左金属条为倒L型。

作为一另种实施例，所述左金属条为倒L型。

工作原理：

本实用新型采用耦合馈电方式，即通过金属背腔和耦合馈电网络，使电磁波分别以相对相差为0°、90°、180°和270°耦合至上层的辐射贴片，即金属片，由于辐射贴片采用不同但相近的尺寸，辐射贴片可以谐振在间隔不远的频率上，进而实现圆极化宽带特性，通过耦合馈电网络，使得天线馈线间的等效电容增加，部分抵消了由于天线高度增加而增大的感应电感，进一步改善了天线阻抗匹配。通过使用金属背腔改变了贴片表面的感应电流，展宽了天线的波束宽度。

该种方式设计的宽带宽波束圆极化天线的总口驻波比小于2，圆极化带宽达到14％，带内3dB波束宽度优于60°，具有与其它导航天线集成的能力。

Claims (6)

1.一种宽带宽波束圆极化天线，包括金属背腔(3)和金属地板(4)，其特征在于：还包括介质贴片天线(1)和耦合馈电网络(2)；所述的金属背腔(3)固定在金属地板(4)上，金属背腔(3)的腔体内部设有耦合馈电网络(2)，耦合馈电网络(2)固定在金属地板(4)上，耦合馈电网络(2)的中心上方固定有介质贴片天线(1)。

2.根据权利要求1所述的一种宽带宽波束圆极化天线，其特征在于：所述的介质贴片天线(1)由两层不同厚度的介质板叠加组成，两层介质板的顶面均设有用于天线的金属片。

3.根据权利要求1所述的一种宽带宽波束圆极化天线，其特征在于：所述的耦合馈电网络(2)由两块条状介质板十字交叉组成，每个条状介质板上设有两个关于十字交叉中心对称的左金属条和右金属条。

4.根据权利要求3所述的一种宽带宽波束圆极化天线，其特征在于：所述左金属条由上横条、上竖条、下横条和下竖条相接构成；其中，上横条与条状介质板的顶端齐平，上横条的左端与上竖条的上端相接，上竖条的下端与下横条的左端相接，下横条的右端与下竖条的上端相接，下竖条的下端与金属地板(4)相接。

5.根据权利要求3所述的一种宽带宽波束圆极化天线，其特征在于：所述的介质贴片天线(1)位于左金属条和右金属条的正上方。

6.根据权利要求3所述的一种宽带宽波束圆极化天线，其特征在于：所述左金属条为倒L型。