CN206789696U - 共面波导馈电的宽频带圆极化天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种共面波导馈电的宽频带圆极化天线，包括介质基板以及位于介质基板一侧的金属带，所述金属带包括作为接地线且形状为具有开口的矩形环状的第一金属带、作为信号线的第二金属带和第三金属带；所述第二金属带具有与所述开口匹配的条形金属带，所述第三金属带位于所述第一金属带的内侧，所述第二金属带的条形金属带穿过所述开口后与所述第三金属带耦合连接；在位于所述第一金属带内侧的条形金属带上设有金属支带。首先，第二金属带具有金属支带，可以提供高频和/或低频的轴比带宽，从而展宽了轴比频带。其次，第三金属带使得轴比的频带向高频部分移动，覆盖了WLAN和WiMAX频段，能同时应用在这两个频段的终端设备。
Description
技术领域
本实用新型涉及圆极化天线领域，具体而言，涉及共面波导馈电的宽频带圆极化天线。
背景技术
圆极化天线在遥感遥测、空间飞行器、海上通信及无线通信系统等领域有着广泛的应用。圆极化天线的适用意思在于：(1)圆极化天线可以接受任意极化的来波，且辐射也可由任意极化天线收到；(2)在诸多领域广泛应用圆极化天线的旋向正交性；(3)圆极化波入射到堆成目标时发生旋向旋转。圆极化天线减少了发射和接受天线之间的极化失配和多径效应引起的传播损耗。当前圆极化天线的设计面临一系列挑战，如圆极化带宽、集成困难、小型化等。原有的圆极化天线带宽较窄，限制了应用的范围，不能够同时工作在多个无线通信的频段，且在有限的频带内带宽也窄。
共面波导是一种共面传输线，是在将信号线和接地线同时放置于介质基板的一侧，使得安装并联或串联形式的有源或无源集总参数元件都非常方便，而无需在介质基板上转孔或开槽。此外，由于共面波导馈电的圆极化天线的只有单一的金属层，因此结构更为紧凑，易于平面印刷。同时，由于没有转孔焊点，因此容易与单片微波集成电路一体化制作和集成。单现有的共面波导馈电的圆极化天线仍存在较窄的频带且不能够同时工作在多个无线通信的频段的问题。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供共面波导馈电的宽频带圆极化天线，以解决现有技术中共面波导馈电的圆极化天线存在的带宽较窄和不能同时工作在多个无线通信的频段同时的问题。
为了实现上述目的，提供了一种共面波导馈电的宽频带圆极化天线。该共面波导馈电的宽频带圆极化天线包括介质基板以及位于介质基板一侧的金属带，所述金属带包括作为接地线且形状为具有开口的矩形环状的第一金属带、作为信号线的第二金属带和第三金属带；所述第二金属带具有与所述开口匹配的条形金属带，所述第三金属带位于所述第一金属带的内侧，所述第二金属带的条形金属带穿过所述开口后与所述第三金属带耦合连接；在位于所述第一金属带内侧的条形金属带上设有金属支带。
首先，第二金属带具有金属支带，可以提供高频和/或低频的轴比带宽，从而展宽了轴比频带。其次，第三金属带使得轴比的频带向高频部分移动，覆盖了WLAN和WiMAX频段，能同时应用在这两个频段的终端设备，具有通信范围覆盖大的特点。采用的是介质基板的单面为金属层，使得天线能够双向辐射，具有几乎全向的三维远场增益方向图，且具有剖面低、重量轻、容易和微波电路集成等优点。采用共面波导馈电，因此具有更宽的频带带宽、更高的辐射效率、更好的全向覆盖性等优点。经验证，本实用新型的天线还可以应用在北斗导航系统中，可覆盖北斗系统在S频段的工作频率。
进一步地，所述金属支带包括分别位于所述条形金属带两侧的第一支带和第二支带，所述第一支带和第二支带相互平行。由此，其中一个靠近开口的金属支带提供了高频的轴比带宽，另一个远离开口的金属支带提供了低频部分的轴比带宽，第一支带和第二支带协同作用，显著展宽了天线的轴比频带。
进一步地，所述条形金属带、第一支带和第二支带的宽度相等。由此，使电流密度更均匀，天线的性能更加稳定。
进一步地，所述第一支带和第二支带与所述第一金属带中开口所在的边相平行。由此，辐射效率更高。
进一步地，所述第一支带和第二支带的长度相等。由此，使得第二金属带具有更加对称的结构，更加利于小型化，天线的性能更加稳定。
进一步地，所述第三金属带包括相互平行的两个竖向金属带以及跨接在所述两个竖向金属带之间并与所述两个竖向金属带垂直的横向金属带。由此，U型的第三金属带使得轴比的频带向更高频部分移动，天线的工作频带更宽。
进一步地，所述横向金属带与所述两个竖向金属带的端部连接，所述第三金属带的开口方向与所述第一金属带的开口方向相反。由此，辐射效率更高。
进一步地，所述两个竖向金属带和横向金属带的宽度相同。由此，使电流密度更均匀，天线的性能更加稳定。
进一步地，所述第二金属带的条形金属带与所述横向金属带耦合连接。由此，天线的结构更为对称，更加利于小型化，天线的性能更加稳定。
进一步地，所述共面波导馈电的宽频带圆极化天线可覆盖WLAN频段、WiMAX频段和北斗系统的S频段。由此，天线能够同时工作在多个无线通信的频段。
可见，本实用新型的共面波导馈电的宽频带圆极化天线能够双向辐射，具有几乎全向的三维远场增益方向图，且具有剖面低、重量轻、容易和微波电路集成等优点。由于采用共面波导馈电，因此具有更宽的频带带宽、更高的辐射效率、更好的全向覆盖性等优点。第二金属带具有金属支带，可以提供高频和/或低频的轴比带宽，从而展宽了轴比频带。第三金属带使得轴比的频带向高频部分移动，具有通信范围覆盖大的特点。经验证，本实用新型的共面波导馈电的宽频带圆极化天线可同时在WLAN频段、WiMAX频段和北斗系统的S频段下工作。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型的共面波导馈电的宽频带圆极化天线的侧视示意图。
图2为本实用新型的共面波导馈电的宽频带圆极化天线的俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：
(1)本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
(2)下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
(3)关于对本实用新型中术语的说明。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“第一”、“第二”等是用于区别容易引起混同的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。术语“WLAN”为无限局域网。术语“WiMAX”为全球微波互联接入。“北斗系统”为中国北斗卫星导航系统，“S频段”为2492±6MHz。
如图1-2所示的共面波导馈电的宽频带圆极化天线，包括介质基板1以及位于介质基板1一侧的金属带，所述金属带包括作为接地线且形状为具有开口210的方形环状的第一金属带21、作为信号线的第二金属带22和第三金属带23；
所述第二金属带22具有与所述开口210匹配的条形金属带220以及位于所述第一金属带21内侧的条形金属带220上设有金属支带。所述金属支带包括分别位于所述条形金属带220两侧的第一支带221和第二支带222，所述第一支带221和第二支带222相互平行且长度相等，所述第一支带221和第二支带222与所述第一金属带21中开口210所在的边相平行，所述条形金属带220、第一支带221和第二支带222的宽度相等。
所述第三金属带23呈U型且位于所述第一金属带21的内侧，所述第三金属带23的开口方向与所述第一金属带21的开口方向相反。所述第三金属带23包括相互平行的两个竖向金属带231以及与所述两个竖向金属带231的端部连接并与所述两个竖向金属带231垂直的横向金属带232，所述两个竖向金属带231和横向金属带232的宽度相同。
所述第二金属带22的条形金属带220穿过所述开口210后与所述横向金属带232的中部耦合连接，间距为1mm；
其中，所述第一金属带21的边长d1为60mm，边的宽度d2为10mm，所述开口210位于一边的中部。
其中，所述第二金属带22中条形金属带220的长度a1为28mm，第一支带221和第二支带222的长度a2为12.2mm，第一支带221、第二支带222和条形金属带220的宽度a3均为3.7mm。
其中，第三金属带23的两个竖向金属带231的长度c1为14.3mm，横向金属带232的长度c2为23.14mm，两个竖向金属带231和横向金属带232的宽度c3均为1mm。
所述介质基板1采用的材料是FR4板材，介电常数为4.4。
经验证，具有上述参数的共面波导馈电的宽频带圆极化天线具有更宽的较宽的贷款，可同时在WLAN频段、WiMAX频段和北斗系统的S频段下工作，且具有几乎全向的三维远场增益方向图。
Claims (10)
1.共面波导馈电的宽频带圆极化天线，包括介质基板(1)以及位于介质基板(1)一侧的金属带，其特征在于：所述金属带包括作为接地线且形状为具有开口(210)的矩形环状的第一金属带(21)、作为信号线的第二金属带(22)和第三金属带(23)；所述第二金属带(22)具有与所述开口(210)匹配的条形金属带(220)，所述第三金属带(23)位于所述第一金属带(21)的内侧，所述第二金属带(22)的条形金属带(220)穿过所述开口(210)后与所述第三金属带(23)耦合连接；在位于所述第一金属带(21)内侧的条形金属带(220)上设有金属支带。
2.如权利要求1所述的共面波导馈电的宽频带圆极化天线，其特征在于：所述金属支带包括分别位于所述条形金属带(220)两侧的第一支带(221)和第二支带(222)，所述第一支带(221)和第二支带(222)相互平行。
3.如权利要求2所述的共面波导馈电的宽频带圆极化天线，其特征在于：所述条形金属带(220)、第一支带(221)和第二支带(222)的宽度相等。
4.如权利要求2所述的共面波导馈电的宽频带圆极化天线，其特征在于：所述第一支带(221)和第二支带(222)与所述第一金属带(21)中开口(210)所在的边相平行。
5.如权利要求2所述的共面波导馈电的宽频带圆极化天线，其特征在于：所述第一支带(221)和第二支带(222)的长度相等。
6.如权利要求1所述的共面波导馈电的宽频带圆极化天线，其特征在于：所述第三金属带(23)包括相互平行的两个竖向金属带(231)以及跨接在所述两个竖向金属带(231)之间并与所述两个竖向金属带(231)垂直的横向金属带(232)。
7.如权利要求6所述的共面波导馈电的宽频带圆极化天线，其特征在于：所述横向金属带(232)与所述两个竖向金属带(231)的端部连接，所述第三金属带(23)的开口方向与所述第一金属带(21)的开口方向相反。
8.如权利要求6所述的共面波导馈电的宽频带圆极化天线，其特征在于：所述两个竖向金属带(231)和横向金属带(232)的宽度相同。
9.如权利要求6所述的共面波导馈电的宽频带圆极化天线，其特征在于：所述第二金属带(22)的条形金属带(220)与所述横向金属带(232)耦合连接。
10.如权利要求1所述的共面波导馈电的宽频带圆极化天线，其特征在于：所述共面波导馈电的宽频带圆极化天线可覆盖WLAN频段、WiMAX频段和北斗系统的S频段。
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|---|---|---|---|---|
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