[實用新型]X波段雙極化低互耦微帶天線

無效

• 申請號: 200920234595.1
• 申請日: 2009-08-14
• 公開（公告）號: CN201536151U
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 丁大志;陳如山;樊振宏;沙侃;唐萬春;盛亦軍;王貴;葉曉東;葛貴銀
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01Q13/08
• 分類號: H01Q13/08
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張駿鳴

技術領域

本實用新型涉及一種衛星通信和移動通信領域的微帶天線，特別是一種可用于X波段陣列天線的新型雙極化低互耦微帶天線。

背景技術

在現代衛星通信和移動通信領域，隨著信道容量增加，通信鏈路穩定性的提高，X波段反向天線陣逐漸成為國內外研究的熱點。為了減少陣列天線單元的數目，提升天線的性能，迫切需求天線陣元具有雙極化和低互耦的功能。而利用微帶天線實現雙極化天線單元一直是人們非常關心的課題。傳統雙極化微帶天線設計，一般是采用輻射貼片層加介質層兩層結構，通常用兩個微帶饋線直接給方形輻射貼片饋電，從而形成雙極化微帶天線單元。但是這種設計，其兩種極化模式的端口隔離度很低，一般只有-20~-25dB左右；由于矩形輻射貼片的尺寸較大，會使得陣元在陣列中受到互耦的影響也較大，且天線單元的帶寬也較窄。

目前國內外已有研究者利用兩個相互垂直的H形口徑耦合饋電的結構設計Ku波段(8.5GHz-11GHz)寬頻帶高隔離度雙極化微帶單元，以及短開路支線加載的低互耦陣元天線，如文獻1.“Radiating?patches?with?low?mutual?coupling?for?antenna?arrays，”IEEEAP-S?Int.Symp.，Jun.2007，pp：3620-3623.；文獻2.“Ku波段寬頻帶高隔離雙極化微帶天線陣的設計”.火控雷達技術.2005(4)：53-55；上述文獻1的設計采用單層介質開路加載微帶天線，雖然降低了互耦，但是垂直極化端口和水平極化端口之間的隔離度只有25dB，而且陣元的工作帶寬只有0.2GHz，增益也只有6.8dB；文獻2的設計，具有良好的帶寬特性和高隔離度，但是設計中沒有考慮陣元的互耦影響，在陣列設計中陣元之間的互耦影響比較大，端口之間形成串擾，降低天線性能。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種能滿足X波段反向天線陣和衛星通信領域應用的新型雙極化、低互耦、寬頻帶、高隔離度的微帶陣元天線。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的。X波段雙極化低互耦微帶天線，它包括介質板和輻射貼片，其特征是采用四層疊放的介質板，第一層介質板的上表面蝕刻輻射貼片，第二層介質板為塑料泡沫；第三層介質板上設置水平極化饋線；第四層介質板下設置垂直極化饋線，在第三層介質板與第四層介質板之間設置有地層，地層上蝕刻有可以產生垂直極化和水平極化的兩個相互垂直的H形槽和改進型的H形槽；輻射貼片采用矩形貼片，在矩形輻射貼片的四角加有短開路支線。上述改進型H形槽，其形狀設計成介于H形和U形之間。

本實用新型在進行微帶陣列天線設計過程中，充分考慮了結構分布對天線單元和天線陣列性能的影響，將饋線分布在不同的介質層上，解決了不同極化端口之間的隔離度問題，將開路加載技術應用到輻射貼片上，有效的減小了輻射貼片的尺寸增大了陣元之間的距離，從而降低了陣元之間的互耦影響等問題，并在此基礎上充分改善了天線單元的帶寬、增益和效率。

本實用新型與現有技術相比其顯著的積極效果是：首先，雙極化天線單元采用了H形槽和改進型的H形槽的饋電結構，這種結構具有比較大的耦合量，H形耦合槽饋電的天線結構容易實現寬頻諧振，降低交叉極化；其次，輻射貼片采用了開路線加載技術，在貼片四周進行短開路支線加載，有效地的減小了天線的尺寸和陣列中陣元之間輻射邊的相對距離，從而降低了陣元之間的互耦，更好的發揮了反向天線陣的性能和低副瓣陣列天線的性能；最后，在饋電層與矩形輻射貼片之間采用了介電常數非常小的塑料泡沫材料，有效的提高了天線的增益和效率。設計得到的陣元天線在垂直極化中心頻率10GHz，水平極化中心頻率9.6GHz，兩種極化模式下絕對帶寬均大于1GHz，兩端口的隔離度大于40dB，陣元增益高于8dB，兩端口的交叉極化均小于30dB，陣元之間的互耦在半波長的間距下比普通矩形貼片天線下降2dB。是一種能滿足X波段反向天線陣和衛星通信領域應用的新型雙極化、低互耦、寬頻帶、高隔離度的微帶陣元天線。

本實用新型的具體結構由以下附圖和實施例給出。

附圖說明

圖1為本實用新型所述X波段雙極化低互耦微帶天線單元的立體結構示意圖。

圖2為本實用新型所述X波段雙極化低互耦微帶天線單元分層結構示意圖。

圖3為本實用新型微帶天線中水平和垂直極化饋電結構平面結構示意圖。

圖4為本實用新型第一層介質板上的矩形輻射貼片6的結構形狀示意圖。

具體實施方案

下面結合附圖，以工作頻率為10GHz的微帶天線制作為例，對本實用新型作進一步詳細說明。