[實用新型]一種左右旋圓極化可重構天線

無效

• 申請號: 201120020320.5
• 申請日: 2011-01-21
• 公開（公告）號: CN201966318U
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 羅國清;胡志方;張曉紅;孫玲玲
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q13/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本實用新型屬于微波技術領域，涉及一種左右旋圓極化可重構天線，可作為射頻收發前端的天線，廣泛應用在移動通信、衛星通信、雷達等無線通信系統，用于解決法拉第電磁旋轉效應、雨霧干擾等造成的極化失配問題，同時該天線可克服多徑能量衰落、實現頻率復用、增大系統容量。

背景技術

作為通信系統的關鍵部件，天線被廣泛地應用于無線通信場合。由于空間中電磁波傳播的法拉第旋轉效應，以及移動通信中的接收天線位置的不確定性，如果采用傳統的單極化天線做為收發單元，需要收發天線極化匹配對準才能實現較好的接收效果。而圓極化天線輻射出來的等幅旋轉場可以分解為幅度相等相位相差90度的兩個正交線極化波，普遍應用于無線通信中解決極化失配的問題。同時由于圓極化波入射到對稱目標時的旋向逆轉特性，可應用于移動通信、衛星通信領域抑制雨霧干擾和抗多徑反射，同時左右旋圓極化可重構天線可避免多徑能量衰弱，實現頻率復用從而提高系統容量。因此設計結構簡單且高性能的左右旋圓極化可重構天線不但可以顯著提高系統的性能及容量，同時可極大地緩解后續射頻電路的指標壓力，降低系統的成本。

左右旋圓極化可重構天線的實現方式多種多樣，微帶形式的圓極化天線因為具有低輪廓易共形的優點而應用最為廣泛。它的饋電方式主要有縫隙耦合饋電和同軸波導饋電兩種方式，其中縫隙耦合饋電主要采用多層印刷電路板工藝實現，對于國內的工藝來說價格高昂而且工藝不是很穩定。而同軸饋電方式雖然簡單，但它不能和平面電路無縫集成，導致體積較大。它們為實現圓極化可重構特性所需要的偏置電路比較復雜，所需要的開關二極管和隔直流電容等集總元件比較多導致加工復雜成本高昂。綜合目前左右旋圓極化可重構天線的研究現狀可知，仍然需要研究采用新工藝新結構來實現低成本低輪廓的高性能左右旋圓極化可重構天線。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種完全由平面電路加工技術實現的左右旋圓極化可重構的低輪廓背腔天線，這種新型圓極化天線輻射性能好，增益高，輪廓低，可無縫平面集成，集總元件中只需要兩個開關二極管，不需要隔直流電容、偏置電路簡單，易于設計，易于加工，成本低廉。該天線與現有同類型天線相比輻射性能好更好，偏置電路更簡潔，制造成本顯著降低。

本實用新型的左右旋圓極化可重構天線包括：

介質基片、介質基片上表面涂覆的上金屬層和介質基片下表面涂覆的下金屬層；

上金屬層開有用于隔斷直流回路的隔直流縫隙，所述的隔直流縫隙為貫穿上金屬層的環型縫隙；

直流電源的兩端分別連接隔直流縫隙兩邊的上金屬層；

下金屬層開有用于將電磁波從腔體耦合到空間或從空間耦合進入腔體的輻射縫隙，所述的輻射縫隙為貫穿下金屬層的環型縫隙；

跨輻射縫隙兩邊的下金屬層連接有兩個反相偏置的二極管；

多個貫穿隔直流縫隙外圍的上金屬層、介質基片和輻射縫隙外圍的下金屬層的電互連單元順序排列構成的電互連陣列；構成電互連陣列的任意兩個相鄰電互連單元之間的占空比大于1；

由上金屬層、下金屬層和電互連陣列包圍的區域構成腔體，饋電單元伸入該腔體內；

貫穿隔直流縫隙包圍的上金屬層、介質基片和輻射縫隙包圍的下金屬層的導電元。

所述的隔直流縫隙位于輻射縫隙的投影區域內；

所述的輻射縫隙具有平面對稱性；所述的饋電單元和電互連陣列的輪廓線均以輻射縫隙的對稱面對稱。

所述的介質基片為單層介質基片，饋電單元為帶地共面波導傳輸線。

所述的電互連單元為金屬化通孔或金屬柱。

本實用新型在普通的介質基片上通過采用平面電路加工技術制造等效于傳統金屬腔的新型腔體結構，從而極大地減小了背腔圓極化天線的體積。與傳統背腔天線需要精密的機械加工不同的是這種新型天線包括饋電網絡可以采用普通的平面電路工藝制作（如印刷電路板、低溫共燒陶瓷等），制作成本顯著降低，并可與平面電路實現無縫集成。同時巧妙利用具有兩個反相偏置二極管加載的環型縫隙作為輻射單元，通過簡單的偏置電路就可實現左右旋圓極化可重構天線。