CN214227145U - 一种宽带双圆极化u缝贴片天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于天线技术领域，具体为一种宽带双圆极化U缝贴片天线。本实用新型天线本实用新型天线包括三个部分：上层铜箔金属贴片、中间介质层和下层金属地板，金属贴片整体呈正方形，中间开有一个对称的U形槽；两个同轴馈电探针插入介质板和地板内对应的两个圆柱孔内，与上层金属贴片直接连接，激励天线。由U形槽引入一个新的模式，并能有效调节原来贴片天线的TM10和TM01模式的特性。天线工作时，三个正交的模式将被同时激励起来，有效地拓展了贴片天线的圆极化带宽；由于结构的对称性，两探针激励出的波旋向分别对应左旋圆极化和右旋圆极化，辐射出来的波除了旋向不一样，其它相同。

Description

一种宽带双圆极化U缝贴片天线

技术领域

本实用新型属于天线技术领域，具体涉及一种宽带双圆极化贴片天线。

背景技术

线极化波很容易受到气候，环境，载体运动等因素的影响而带来的极化偏转甚至失效，而圆极化波的极化偏转损失较小，并遇到反射物体会产生极化反转。所以，在无线通信领域中特别是卫星通信中，常利用圆极化波的这些性质对抗雨、雾、电离层等因素对电磁波传播的影响，因此圆极化天线在这些领域应用广泛。常见的圆极化天线有贴片天线、螺旋和振子天线，相比于螺旋和振子天线，贴片天线具有低剖面、易于制造、加工精度高、易与载体共形等优点，从而被广泛应用。但是，贴片天线最大的缺点是工作频带窄限制了其应用范围。另外，为了使圆极化天线具有很强的抗干扰能力和抗衰减能力，圆极化天线往往需要收发一体的工作特性，因而需要做双圆极化天线。圆极化的实现有众多实现方法，但是双圆极化天线的实现方法却十分有限。

为了满足宽带、双圆极化特性的天线，现有贴片天线多采用厚度较厚的介质基板来展宽带宽，并用3dB分支线耦合网络馈电，网络的两个输入端口作为右旋圆极化和左旋圆极化的输入端口，能量再通过缝隙耦合进去。但是，厚的介质基板造成了天线剖面较高、重量过重，制造成本增加。此外，采用3dB分支线耦合网络馈电网络复杂，不利于加工。因此，具有馈电结构简单、宽带的双圆极化贴片天线的研究具有重要意义和实用价值。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种宽带双圆极化U缝贴片天线，在不增加天线的体积下或使用复杂的馈电结构情况下，利用天线的三个正交模式，有效地拓展了贴片天线的带宽。同时利用天线结构的对称性，对称地放置馈电端口可以辐射出另一个旋向的圆极化波。

本实用新型提供的宽带双圆极化U缝贴片天线，由如下三部分部件组成：

第一部分为上层金属贴片，为天线的主体辐射部分，采用印刷铜箔金属层，金属贴片整体呈正方形，厚度为18-35微米，其中开有一个对称的U形槽；该U形槽的线宽宜在0.8-1.5毫米宽，深度宜在18-35微米深，两支臂的长度和间距均小于正方形贴片的边长，具体尺寸则根据实际天线所需要的阻抗和轴比带宽决定的；该对称U形槽不仅可以引入一个新的模式，还能有效调节贴片天线的TM10和TM01模式的特性，三个模式被同时激励，辐射出宽带圆极化电磁波。

第二部分为中间介质层，是金属贴片的载体，用于支撑金属贴片；该介质层为底面呈正方形、并有一定厚度的长方体；在对称的两个馈电位置处分别开有一个孔径较小（如0.6-1 mm）的圆柱孔；介质层选用高介电常数的介质材料，有利于天线的小型化。

第三部分为下层金属地板，地板整体呈方形，地板上在介质层中两圆柱孔的对应位置处开有两个孔径较大的（如3-5mm）圆柱孔，用于插入两个馈电探针。地板起反射电磁波的作用，提高天线增益。

两根同轴馈电探针分别插入介质板和地板中两个对应的圆柱孔，与上层金属贴片直接连接，激励天线。

天线工作时，三个正交的模式将被同时激励起来，有效地拓展了贴片天线的圆极化带宽。同时由于结构的对称性，两个探针激励出的波旋向分别对应左旋圆极化和右旋圆极化，辐射出来的波除了旋向不一样，其它是相同的。

本实用新型天线结构简单，方便实现双圆极化，同时极大提升圆极化带宽。

附图说明

图1为宽带双圆极化U缝贴片天线的结构示意图。

图2为宽带双圆极化U缝贴片天线的共振模式分布图。

图3为宽带双圆极化U缝贴片天线的回波损耗和端口隔离度仿真图。

图4为宽带双圆极化U缝贴片天线的轴比仿真图。

图5为宽带双圆极化U缝贴片天线在14 GHz处的xoy平面方向图。

图6为宽带双圆极化U缝贴片天线在14 GHz处的yoz平面方向图。

图中标号：1为上层金属贴片，2为贴片上开的对称U形缝隙，3为中间介质板，4为下层金属地板,5为介质板上开的圆柱孔，6为地板上开的圆柱孔。

具体实施方式

天线采用“金属-介质-金属”三明治的结构，先用PCB工艺在介质板3（根据实际需求选用合适的介质板）上印刷厚度为18-35微米的上层铜箔金属贴片1，在贴片1上开对称的U形缝隙2，槽的线宽宜在0.8-1.5毫米宽，深度宜在18-35微米深，两支臂的长度和间距均小于正方形贴片的边长，具体尺寸则根据实际天线所需要的阻抗和轴比带宽决定的，并在介质板3的馈电位置处钻两个直径为0.8毫米的细圆柱孔5。接着在介质板3下方附上金属地板4，同样在金属地板4的相同馈电位置处在上钻一个直径为4.0毫米的粗圆柱孔6，即装配完成。使用时，只需将同轴探针插入即可使用。

如图1所示为宽带双圆极化U缝贴片天线的结构示意图，按照上面的说明装配即可组装好天线。

如图2所示为宽带双圆极化U缝贴片天线的共振模式分布图。

如图3所示为宽带双圆极化U缝贴片天线的回波损耗和端口隔离度仿真图。

如图4所示为宽带双圆极化U缝贴片天线的轴比仿真图。

如图5所示为宽带双圆极化U缝贴片天线在14 GHz处的xoy平面方向图。

如图6所示为宽带双圆极化U缝贴片天线在14 GHz处的yoz平面方向图。

Claims (2)

1.一种宽带双圆极化U缝贴片天线，其特征在于，由如下三部分部件组成：

第一部分为上层金属贴片，是天线的主体辐射部分，采用印刷铜箔金属层，金属贴片整体呈正方形，厚度为18-35微米，其中开有一个对称的U形槽；该对称U形槽引入一个新的模式，并能有效调节贴片天线的TM10和TM01模式的特性，三个模式被同时激励，辐射出宽带圆极化电磁波；

第二部分为中间介质层，是金属贴片的载体，用于支撑金属贴片；该介质层为底面呈正方形、厚度为3-5毫米的长方体；在对称的两个馈电位置处分别开有一个直径为0.6-1毫米的圆柱孔；

第三部分为下层金属地板，地板整体呈方形，地板上在介质层中两圆柱孔的对应位置处开有直径为3-5毫米的圆柱孔，用于插入两个馈电探针；

两根同轴馈电探针分别插入介质板和地板中两个对应的圆柱孔，与上层金属贴片直接连接，激励天线。

2.根据权利要求1所述的宽带双圆极化U缝贴片天线，其特征在于，所述U形槽的线宽为0.8-1.5毫米，深度为18-35微米，两支臂的长度和间距均小于正方形贴片的边长，具体尺寸根据实际天线所需要的阻抗和轴比带宽确定。

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