CN207611866U - 一种单馈宽带低剖面圆极化微带天线 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种单馈宽带低剖面圆极化微带天线，包括有一块介质基板，所述介质基板的底层敷铜作为地板，顶层设置引入几何微扰的主贴片和寄生贴片，并采用SMA接头或同轴线对主贴片进行馈电，其中，所述寄生贴片分布在主贴片周边，数量至少有两个，形状为以主贴片中心为圆心的扇环状，且关于该中心旋转对称。本实用新型能有效实现用于卫星通信的圆极化，具有设计加工简单、重量轻、单向辐射等优点。

Description

一种单馈宽带低剖面圆极化微带天线
技术领域
本实用新型涉及无线通信及天线技术领域，尤其是指一种单馈宽带低剖面圆极化微带天线。
背景技术
近些年来，卫星导航技术迅猛发展，中国的北斗卫星导航系统也有望在2020年提供全球服务。由于卫星与地面之间的相对运动，为了让地面不同地方都能接收到卫星信号，在卫星上采用圆极化天线成为最佳选择。又由于微带天线具有重量轻的显著优点，所以圆极化微带天线又成为上上之选而备受瞩目。此外，由于天线装在卫星上，所以需要引入地板以实现对地面单向辐射。
我们知道，若存在两个正交放置，幅度相等但相位相差90度的线电流，那么这两个线电流产生的辐射场就会合成一个圆极化电磁波，这正是传统上实现圆极化天线的基本原理。针对微带天线，为了在其表面激励出两个相位相差90度的线电流，有单馈和双馈两种形式可供选择。
单馈是指微带贴片只有一个馈电点，一个形状规则的单片微带天线由一点馈电可产生极化正交、幅度相等的两个简并模，但一般不能形成90度相位差，但通过引入几何微扰，使简并正交模的谐振频率产生分离，工作频率选在两个谐振频率之间，当几何微扰选择合适时，对工作频率而言，一个模的阻抗相角超前45度，而另一模的阻抗相角滞后45度，由此形成圆极化辐射。单馈法的优点是无需外加的相移网络和功率分配器，结构简单，成本低。缺点是轴比带宽较窄。
多馈法是指采用馈电网络，并且馈电网络输出端信号应该幅度相等，相位正交，以保证圆极化工作条件。馈电网络常采用T形分支或3dB电桥。多馈法的优点是可以提高阻抗带宽及轴比带宽，抑制交叉极化。缺点是馈电网络较复杂，尺寸较大。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种单馈宽带低剖面圆极化微带天线，能有效实现用于卫星通信的圆极化，具有设计加工简单、重量轻、单向辐射等优点。
为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：一种单馈宽带低剖面圆极化微带天线，所述介质基板的底层敷铜作为地板，顶层设置引入几何微扰的主贴片和寄生贴片，并采用SMA接头或同轴线对主贴片进行馈电，其中，所述寄生贴片分布在主贴片周边，数量至少有两个，形状为以主贴片中心为圆心的扇环状，且关于该中心旋转对称。
所述主贴片为引入几何微扰的正方形、圆形、圆环形、椭圆形、三角形、五边形贴片。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
1、采用单馈形式，无需添加额外电路，设计简单。
2、微带天线具有单向辐射特性，非常贴合卫星通信的需求。
3、本天线易于加工制造，成本低，平面结构易于集成。
附图说明
图1是本实用新型天线的俯视图。
图2是本实用新型天线的侧视图。
图3是本实用新型天线的S11参数仿真结果。
图4是本实用新型天线的轴比仿真结果。
图5是本实用新型天线的边射方向增益仿真结果。
图6是本实用新型天线在中心频率处E面(phi＝0deg)主极化和交叉极化方向图仿真结果。
图7是本实用新型天线在中心频率处H面(phi＝90deg)主极化和交叉极化方向图仿真结果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。
参见图1和图2所示，本实施例所述的单馈宽带低剖面圆极化微带天线，采用一块介质基板1，其尺寸为200mm*200mm*3.2mm，底面覆铜作为地板2，顶面为主贴片3和寄生贴片41和42。主贴片是带有开槽51和52的圆形贴片，主贴片半径为18mm，开槽的尺寸都是5mm*3.3mm，寄生贴片是两个扇环，其内径和外径分别为30mm和38mm，圆心角phi＝54.5度，另外寄生扇环中心位置与Y轴成theta＝20度角。使用SMA接头6对主贴片进行馈电，馈电位置与X轴成alpha＝45度角，且离圆形主贴片中心距离8mm。
图3是本实施例天线的|S11|仿真结果，由图可见，该天线|S11|小于-10dB的频带为2.14-2.28GHz，中心频率为2.21GHz，相对阻抗带宽为6.3％。
图4是本实施例天线的轴比仿真结果，由图可见，该天线轴比小于3dB的频带为2.18-2.27GHz，相对轴比带宽为4.1％，没有寄生贴片的传统单馈圆极化微带天线的相对轴比带宽为1.5％，可见，引入寄生贴片后，相对轴比带宽增加了173％。
图5是本实施例天线的边射方向增益仿真结果，由图可见，该天线主极化为右旋圆极化，交叉极化为左旋圆极化，中心频率出两者增益分别为2.8dBi和-15dBi，交叉极化比大于17dB。
图6和图7分别是本实施例天线的中心频率处在E面(phi＝0deg)以及H面(phi＝90deg)上的方向图仿真结果。由图可见，E面交叉极化小于-7dB，主极化-3dB主瓣宽度约为110度，前后比大于30dB。H面交叉极化小于-6dB，主极化-3dB主瓣宽度同样约为110度，前后比大于30dB。可见，天线具有良好的单向辐射特性。
以上所述实施例只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (2)

1.一种单馈宽带低剖面圆极化微带天线，包括有一块介质基板，其特征在于：所述介质基板的底层敷铜作为地板，顶层设置引入几何微扰的主贴片和寄生贴片，并采用SMA接头或同轴线对主贴片进行馈电，其中，所述寄生贴片分布在主贴片周边，数量至少有两个，形状为以主贴片中心为圆心的扇环状，且关于该中心旋转对称。
2.根据权利要求1所述的一种单馈宽带低剖面圆极化微带天线，其特征在于：所述主贴片为引入几何微扰的正方形、圆形、圆环形、椭圆形、三角形、五边形贴片。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108232432A (zh) * 2017-12-05 2018-06-29 华南理工大学 一种单馈宽带低剖面圆极化微带天线
CN109449586A (zh) * 2018-11-09 2019-03-08 吉林大学 一种具有弯曲短截线接地面的圆极化环形微带天线

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