[發明專利]一種空氣圓形圓極化天線

在審

• 申請號: 201510632925.2
• 申請日: 2015-09-29
• 公開（公告）號: CN105161829A
• 公開（公告）日: 2015-12-16
• 發明（設計）人: 呂文俊;薛白;朱洪波
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

技術領域

本發明涉及一種空氣圓形圓極化天線，屬于微波技術領域。

背景技術

隨著空間和通信技術的發展，圓極化天線以其巨大的優勢，在無線領域中發揮著重要作用。線極化波容易在傳輸環境中發生極化偏轉造成衰減，而圓極化波遇到障礙物會反向，因為直射波和反射波會有極化隔離，所以圓極化波具有很強的抗干擾能力和防雨霧能力，并且在民用和軍用領域被廣泛使用。

目前，圓極化天線的制作大致可以包括三種方法。第一種方法為互補振子實現圓極化；第二種方法為使用旋轉結構，如微帶平面旋轉天線和立體結構的螺旋天線；第三種方法是在貼片或介質諧振腔上產生空間、時間均正交的線極化輻射模式，疊加成圓極化。以上方式基本上是采用在天線平面上產生兩個極化和相位正交的線極化輻射模式來實現圓極化，具有寬邊輻射特性，其輻射最大方向垂直于天線所在的平面。采用螺旋天線、喇叭天線、八木天線等結構雖然有利于實現端射圓極化特性，然而它們的立體結構不便集成與小型應用，而且波束均垂直于天線所在的平面。在某些需要圓極化波束指向平行于天線所在平面的特殊應用場合下（如：低剖面的手持式射頻識別讀寫器），上述寬邊輻射和端射設計方案都不再適用。

發明內容

針對上述問題，為了保持天線的固有平面特性，又要實現圓極化波束，還要令波束指向平行于天線所在平面的方向，本發明提供一種與以往不同的空氣圓形圓極化天線，采用單點饋電，能產生平行于天線所在平面的圓極化波束，具有結構簡單、剖面低、體積小、制作成本低廉等特點，應用領域十分廣泛。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

本發明提供一種空氣圓形圓極化天線，包括半圓柱形非全封閉貼片輻射單元、頂層電偶極臂、底層電偶極臂、頂層相移線、底層相移線，其中，貼片輻射單元的上表面通過頂層相移線與頂層電偶極臂相連接，下表面通過底層相移線與底層電偶極臂相連接；頂層電偶極臂與底層電偶極臂的結構與尺寸相同，且相對于貼片輻射單元反對稱排布，兩者構成平面電偶極子單元；頂層相移線與底層相移線的結構與尺寸相同，且相對于貼片輻射單元對稱排布。

作為本發明的進一步優化方案，貼片輻射單元的非封閉面朝向平面電偶極子單元。

作為本發明的進一步優化方案，貼片輻射單元采用同軸線進行激發，其中，貼片輻射單元的上表面與同軸線的內導體連接，貼片輻射單元的下表面與同軸線的外導體連接。

作為本發明的進一步優化方案，該天線為單點饋電。

作為本發明的進一步優化方案，貼片輻射單元在其邊緣中心位置處通過頂層相移線、底層相移線和平面電偶極子單元的邊緣中心位置連接。

本發明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：本發明是純平面結構，無需介質板，是一種結構簡單、剖面低、體積小、制作成本低廉的高性能圓極化天線。

附圖說明

圖1是天線的正面結構與參考坐標示意圖。

圖2是天線的側面結構與參考坐標示意圖。

圖3是天線的三維立體示意圖與參考坐標示意圖。

其中，1是半圓柱形非全封閉貼片輻射單元，2是頂層磁偶極臂，3是底層磁偶極臂，4是頂層相移線，5是底層相移線，6是半圓柱形非全封閉貼片輻射單元的上表面，7是半圓柱形非全封閉貼片輻射單元的下表面，8是同軸線的內導體，9是同軸線的外導體。

圖4是利用HFSS軟件計算的天線反射系數特性。

圖5是采用HFSS軟件計算的天線軸比示意圖。

圖6是采用HFSS軟件計算的天線方向圖，其中，(a)是xoy-平面，(b)是yoz-平面。

圖7是采用HFSS軟件計算的天線增益示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案做進一步的詳細說明：

對照附圖1、圖2，圖3，本發明一種空氣圓形圓極化天線，包括半圓柱形非全封閉貼片輻射單元1、頂層電偶極臂2、底層電偶極臂3、頂層相移線4、底層相移線5，其中，貼片輻射單元1是非封閉結構，其上表面6通過頂層相移線4與頂層電偶極臂2相連接，下表面7通過底層相移線5與底層電偶極臂3相連接；頂層電偶極臂3與底層電偶極臂4的結構與尺寸相同，且相對于貼片輻射單元1反對稱排布，兩者構成平面電偶極子單元；頂層相移線4與底層相移線5的結構與尺寸相同，且相對于貼片輻射單元1對稱排布。