CN217062511U - 一种单馈双频圆极化天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种单馈双频圆极化天线，该天线由辐射部分、馈电部分和金属安装板三部分组成。其中，辐射部分包含上层辐射板、上层辐射贴片、下层辐射板、下层辐射贴片；馈电部分包含馈电探针、射频连接器。金属安装板、下层辐射板、上层辐射板按照从下到上的形式依次堆叠安装，并采用螺钉将下层辐射板、上层辐射板固定在金属安装板上。馈电探针穿过上层辐射板、下层辐射板，并分别与上层辐射贴片、下层辐射贴片进行焊接。射频连接器采用穿墙结构形式，安装在金属底板的背面，并与馈电探针进行对插。射频连接器通过馈电探针将激励信号分别馈入下层辐射贴片和上层辐射贴片，并产生对应频率和极化特性的方向图。

Description

一种单馈双频圆极化天线

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，特别是小型化、单馈、双频、双圆极化天线技术领域。

背景技术

现有微带圆极化天线设计中，常见的圆极化方式是采用多点馈电方式，需要设计单独的馈电网络，天线结构复杂，如专利“双馈双频圆极化天线”(申请号：201720836017.X)和“一种宽轴比波束的双频北斗导航天线”(申请号：201811296633.6)，天线采用双探针馈电方式，以及90°移相馈电网络实现圆极化辐射特性，设计繁琐，加工实现难度较大。

如专利“单馈双频宽波束圆极化天线”(申请号：201210050962.9)中，天线圆极化采用“单点偏馈+贴片切角”的方式实现，造成天线结构不对称，从而影响天线不圆度。

对于双频工作模式，常见的方式是采用“主辐射贴片+耦合贴片”方式构造两个谐振点，如专利“单馈双频宽波束圆极化天线”(申请号：201210050962.9)和“双馈双频圆极化天线”(申请号：201720836017.X)，主辐射贴片对应上层天线结构，耦合贴片对应下层天线结构，探针对主辐射贴片进行直接馈电，并通过耦合形式对耦合贴片进行馈电。该实现方式下两个工作频率的相关性较强，对设计和调试带来较大难度。

如专利“一种宽轴比波束的双频北斗导航天线”(申请号：201811296633.6)采用对上下辐射贴片进行直接馈电的方式，天线的两个工作频率相对独立，调试简单；但天线整体结构复杂，需要四个馈电探针以及两套90°移相网络；对外输出为两个射频端口，不利于通信系统的双频一体化工作模式。

发明内容

要解决的技术问题

为了实现小型化、单馈、双频、双圆极化天线，以及解决由此带来的调试难度大的问题，本实用新型提出一种单馈双频圆极化天线。

技术方案

一种单馈双频圆极化天线，其特征在于：从上到下，天线整体结构依次为上层辐射板、下层辐射板、金属安装板和射频连接器，所述上层辐射板和下层辐射板均为微波介质基板，在上层辐射板和下层辐射板的上表面分别设有上层辐射贴片和下层辐射贴片用来实现双频圆极化，馈电探针穿过上层辐射板、下层辐射板，并分别与上层辐射贴片、下层辐射贴片进行焊接，射频连接器与馈电探针进行对插。

本实用新型进一步的技术方案：所述上层辐射板和下层辐射板不仅限于两层，可以是N层辐射板，对应N个辐射频率，N≥2。

本实用新型进一步的技术方案：所述上层辐射贴片和下层辐射贴片不仅限于两层，可以是N层辐射贴片，对应N个辐射频率，N≥2。

本实用新型进一步的技术方案：所述上层辐射贴片和下层辐射贴片采用“切角+U形槽”的图形方式，实现圆极化辐射特性。

本实用新型进一步的技术方案：所述上层辐射贴片和下层辐射贴片的四周分别留有调试枝节，可以对辐射频率进行微调。

本实用新型进一步的技术方案：所述上层辐射贴片和下层辐射贴片的馈电点在几何中心处。

本实用新型进一步的技术方案：所述馈电探针为金属棒状结构。

本实用新型进一步的技术方案：所述上层辐射贴片和下层辐射贴片分别对应天线的高频、低频两个工作频率。

有益效果

本实用新型提出的一种单馈双频圆极化天线，整个天线尺寸小、剖面低，整体尺寸约为Φ0.35λ0×H0.08λ0(λ0为对应频率的空气波长)，具备单馈、双频、双圆极化辐射特性。天线结构形式简单可靠、调试方便，具备良好的工程特性，适用于不同工作平台。相比现有技术优点在于：

1、本实用新型的馈电探针与上层辐射贴片和下层辐射贴片均进行焊接，可以实现天线的双频点独立工作，减少馈点数量，降低双频天线设计以及调试难度；

2、本实用新型的上层辐射贴片和下层辐射贴片相对独立，可以通过调整其外形尺寸实现不同的工作频率以及左、右旋圆极化特性；

3、本实用新型的上层辐射贴片和下层辐射贴片均留有调谐机构，可以对加工误差带来的性能差异进行后期调试；

4、本实用新型的上层辐射板、下层辐射板、射频连接器均采用螺钉固定在金属安装板上，固定方式可靠，结构简单、强度高，刚度好，具有很强的环境适应性。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为天线整体结构示意图；

图2为上层辐射板和上层辐射贴片示意图；

图3为下层辐射板和下层辐射贴片示意图；

图4为天线端口驻波比结果图；

图5为天线辐射方向图。

附图标记说明

1-上层辐射板；11-上层辐射贴片；2-下层辐射板；21-下层辐射贴片；3-金属安装板；4-馈电探针；5射频连接器。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内，外”通常是指相应物体轮廓的内和外。使用的方位词如“上下左右，前后”通常是指相应物体的上下左右和前后。

如图1所示，本实用新型提供一种单馈双频圆极化天线，包括：

上层辐射板1、上层辐射贴片11、下层辐射板2、下层辐射贴片21、金属安装板3、馈电探针4、射频连接器5。从上到下，天线整体结构依次为上层辐射板1、下层辐射板2、金属安装板3和射频连接器5。上层辐射板1、下层辐射板2、射频连接器5均采用螺钉固定在金属安装板3上，固定方式可靠，结构简单。

所述上层辐射板1为微波介质基板，其介电常数＞1.0，可实现天线的小型化、低剖面，天线尺寸为Φ0.35λ₀×H0.08λ₀(λ₀为对应频率的空气波长)；在上层辐射板1的上表面为上层辐射贴片11；所述上层辐射贴片11为方形结构的覆铜层，采用“切角+U形槽”的图形，实现特定的极化特性，上层辐射贴片11的四周分别留有调试枝节，可以对辐射频率进行微调；所述下层辐射板2为微波介质基板，在下层辐射板2的上表面为下层辐射贴片21；所述下层辐射贴片21为方形结构的覆铜层，采用“切角+U形槽”的图形，实现特定的极化特性，下层辐射贴片21的四周分别留有调试枝节，可以对辐射频率进行微调；所述金属安装板3为整个天线的安装底座，在金属安装板3的正面依次将下层辐射板2、上层辐射板1固定在金属安装板3上；在金属安装板3的反面固定射频连接器5；所述馈电探针4为金属棒状结构，穿过上层辐射板1、下层辐射板2的几何中心处，并分别与上层辐射贴片11、下层辐射贴片21进行焊接，实现天线的双频点独立工作；所述射频连接器5采用穿墙结构形式，固定在金属安装板3的反面，并与馈电探针4进行对插，实现对上层辐射贴片11和下层辐射贴片21的馈电。

如图2和3所示，上层辐射贴片11与下层辐射贴片21为“切角+U形槽”图形，其外形采用但不仅限于切角或者开槽的形式，实现特定频率的左、右旋圆极化辐射特性。

如图4所示，天线在典型频段实现双频辐射特性，高低频驻波带宽(VSWR≤2.0)为9.0％和5.6％。

如图5所示，天线典型频点的辐射方向图，高低频的最大增益分别为5.8dB和4.9dB，3dB波束宽度为分别为±47°和±48°。

本实用新型的工作原理如下：射频连接器5将射频信号通过馈电探针4分别馈入下层辐射贴片21和上层辐射贴片11，对应产生特定频率和极化特性的方向图。天线接收电磁波的过程与上述辐射电磁波的过程相反。

通过上述技术方案，本实用新型实现了一种小型化、单馈、双频、双圆极化天线，并极大简化天线设计复杂度和调试、加工难度，具有良好的工程使用前景。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型其他各种可能的组合方式不再另行说明。工程技术人员可根据此实用新型权利要求书中的思想做具体的操作实施，自然也可以根据以上所述对实施方案做一系列的变更。上述这些都应视为本实用新型涉及的范围。

Claims (8)

1.一种单馈双频圆极化天线，其特征在于：从上到下，天线整体结构依次为上层辐射板(1)、下层辐射板(2)、金属安装板(3)和射频连接器(5)，所述上层辐射板(1)和下层辐射板(2)均为微波介质基板，在上层辐射板(1)和下层辐射板(2)的上表面分别设有上层辐射贴片(11)和下层辐射贴片(21)用来实现双频圆极化，馈电探针(4)穿过上层辐射板(1)、下层辐射板(2)，并分别与上层辐射贴片(11)、下层辐射贴片(21)进行焊接，射频连接器(5)与馈电探针(4)进行对插。

2.根据权利要求1所述的一种单馈双频圆极化天线，其特征在于：所述上层辐射板(1)和下层辐射板(2)不仅限于两层，可以是N层辐射板，对应N个辐射频率，N≥2。

3.根据权利要求1所述的一种单馈双频圆极化天线，其特征在于：所述上层辐射贴片(11)和下层辐射贴片(21)不仅限于两层，可以是N层辐射贴片，对应N个辐射频率，N≥2。

4.根据权利要求1所述的一种单馈双频圆极化天线，其特征在于：所述上层辐射贴片(11)和下层辐射贴片(21)采用“切角+U形槽”的图形方式，实现圆极化辐射特性。

5.根据权利要求1所述的一种单馈双频圆极化天线，其特征在于：所述上层辐射贴片(11)和下层辐射贴片(21)的四周分别留有调试枝节，可以对辐射频率进行微调。

6.根据权利要求1所述的一种单馈双频圆极化天线，其特征在于：所述上层辐射贴片(11)和下层辐射贴片(21)的馈电点在几何中心处。

7.根据权利要求1所述的一种单馈双频圆极化天线，其特征在于：所述馈电探针(4)为金属棒状结构。

8.根据权利要求1所述的一种单馈双频圆极化天线，其特征在于：所述上层辐射贴片(11)和下层辐射贴片(21)分别对应天线的高频、低频两个工作频率。

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