[發明專利]嵌入式隱形圓極化天線

有效

• 申請號: 200910216307.4
• 申請日: 2009-11-23
• 公開（公告）號: CN101707277A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 溫剛;張云
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十研究所
• 主分類號: H01Q1/12
• 分類號: H01Q1/12;H01Q13/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明是關于能夠同時接收多個頻段信號的圓極化天線，更具體地說，本 發明是關于能在寬角范圍內接收和發射圓極化電磁波，能實現寬角覆蓋的嵌入 式隱形圓極化天線。

背景技術

隨著無線通信技術的不斷進步，無線通信設備開始朝著小型化、寬頻段方向 發展，具有輕、薄、短、小等特性的寬帶無線產品將成為今后的主流。傳統的偶 極子天線盡管具有較好的傳輸特性，但其尺寸規格已無法適應小型化的發展趨 勢。具有體積小、質量輕、成本低、容易制造，并且可以直接和射頻微波電路 集成的微帶天線，是目前天線研究中的熱門主題之一。

現有技術的微帶圓極化天線通常是一個由一分四的微帶功分移相網絡和金 屬屏蔽盒組成的饋電網絡；一個由天線罩、金屬輻射貼片、四個L型金屬饋電 探針和金屬反射板組成的天線體，一個圓極化天線組件和反射腔組件，由于傳 統微帶天線的帶寬為5％左右，工作帶寬較窄，頻帶不夠寬。普通的微帶天線功 率容量低，覆蓋區域不夠廣，無法多個系統共用一個天線。線極化微帶天線在 接收圓極化信號時，引起接收電平損失，安裝在載體表面時RCS較大，容易被 雷達電波偵察到，隱形性能較差。如果嵌入平臺內部，電性能指標將受周圍金 屬腔的影響而惡化。

國內在嵌入式隱形天線技術上尚處于起步階段，僅處于仿真研究。目前國 內設計的一款圓極化天線，雖然能夠滿足寬角覆蓋的需求。但由于天線高度較 高(工作頻率的1/5波長)，圍繞天線四周的金屬腔體會使電性能指標惡化，在 電流過大時，局部易被擊穿。且不能作為嵌入式天線使用。一般普通的微帶天 線功率容量低，在某些需要施加高功率的應用場合發生激穿現象。

采用傳統十字陣振子的天線，尺寸較大(工作頻率的1/2波長)，嵌入平臺 時需要較大空間，與未來電子設備小型化的趨勢不相符合。

發明內容

本發明的目的在于提供一種波束覆蓋范圍寬，覆蓋區域廣，能夠承受高功 率并能同時接收多個頻段信號，能在寬角范圍內接收和發射圓極化電磁波，能 實現寬角覆蓋的嵌入式隱形圓極化天線。

本發明的上述目的可以通過以下措施來達到。本發明提出的一種嵌入式隱 形圓極化天線，包括，印制板、電纜組件、帶狀線饋電網絡、高頻接頭，其特 征在于，電纜組件由2×2矩形陣列在印制板上的兩根饋電電纜和兩根平衡電流 電纜組成，其中兩根饋電電纜與帶狀線饋電網絡上的3dB定向耦合器的第一輸 出端口(20)、第二輸出端口(21)相連，另外兩根平衡電流電纜的外導體與印 制板上的銅箔相連，外部信號源上的高頻信號電流通過高頻接頭饋入3dB定向 耦合器分配到所述電纜組件，由饋電電纜上的交叉饋電片饋入印制板。

本發明相比于現有技術具有如下有益效果。

1.寬頻帶。由于以空氣微帶引入位于印制板和上底板之間的空氣介質層，降 低整個天線的介電常數而增加帶寬。在天線高度一定的情況下，能夠獲得較寬 的帶寬。經過實測，工作帶寬能夠達到16.2％，比傳統微帶天線5％左右的帶寬 高出了2倍。

2.天線體尺寸小，天線易于嵌入平臺安裝。經過實際測量，本發明引入高 介電常數的基片后的天線尺寸長度和寬度為0.38λ，是傳統材料(FR-4)的1/2， 大大減小了天線的尺寸，使天線能夠實現高度為0.09λ的低剖面。同時又將天線 和周圍的金屬腔體一體化設計，使天線嵌入金屬腔體后電性能不會受影響。

3.波束覆蓋范圍寬，覆蓋區域廣。印制板微帶貼片通過平衡電流電纜平衡電 流電纜把印制板銅箔上的饋電焊點陣元周圍的強電流下引，到達上底板7。使印 制板1上的電流分配呈現幅度較為均勻的電流分布。能夠在有限的天線物理空 間內，最大化地提高天線的口徑效率，使天線在上半空間120°范圍內，有較高 的圓極化增益。經過實測，本發明在波束覆蓋范圍120°的上半空間范圍內，圓 極化增益能大于-1dB。目前美國衛星通信天線在120°的范圍內增益僅大于 -2dB。

4.能夠承受高功率。區別于通常的微帶印制板形式，由于采用了帶狀線饋 電網絡，使天線能夠承受高功率，避免天線在電流過大時局部被擊穿。經過功 率實驗證明，本發明能夠承受100W以上的輸入功率，且天線的性能不會受到影 響。