[發明專利]一種低比吸收率的圓極化可共形天線及制作方法

在審

• 申請號: 201611055749.1
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106654526A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 陳愛新;張哲;張夢
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01Q1/24
• 分類號: H01Q1/24;H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q9/26;H01Q19/10
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 湯財寶

技術領域

本發明涉及天線技術領域，更具體地，涉及一種低比吸收率的圓極化可共形天線即制作方法。

背景技術

天線是無線通信設備中發出和接收無線信號的重要器件。隨著移動通信的飛速發展，以及可共形設備越來越多的應用在日常生活和軍事中，對天線的設計要求也在不斷提高。對于可共形設備中的天線，要求其具有較小的尺寸，與人體表面共形時保證一定的工作性能，并且盡量降低對人體的電磁輻射，減小天線的比吸收率。天線的極化一般包括線極化和圓極化，考慮到天線隨人體在空間中位置變換不定，采用圓極化天線能夠在一定程度上保持設備信號的穩定性。一般通過對饋電端口或是天線結構的設計來使得天線上的電流在正交方向上滿足一定的相位關系，從而實現圓極化輻射。超表面或頻率選擇表面由于具有不同于一般媒質的特殊的電磁特性，常加入到天線的設計中，用以改善天線的某些工作特性。高阻抗表面是其中一種，通常由統一尺寸的單元表面結構組陣構成。通過調節單元結構的尺寸及單元間距可以控制正入射的電磁波的反射相位，從而與全向天線組合可以實現具有低剖面的定向天線。天線設計中加入有特殊電磁特性的復合材料，可以用于減小天線尺寸或增加工作帶寬等。將具有較高的介電常數和大于1的磁導率的復合材料用作天線的基板時，根據慢波原理，可以減小天線的尺寸。本發明采用的復合材料在工作頻帶內相對介電常數為12，相對磁導率為2.7。由于材料具有一定損耗，故放置在天線和人體之間，雖然會降低天線的增益，但是可以在減小整個天線的尺寸的同時，吸收天線輻射向人體的電磁波。

發明內容

本發明提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的低比吸收率的圓極化可共形天線及制作方法，通過雙正交偶極子實現圓極化，同時加入復合材料和高阻抗表面對天線的輻射特性進行控制，利用復合材料較高的電磁參數來減小天線整體的尺寸，并配合高阻抗表面降低天線的背向輻射，降低比吸收率，同時增加天線的定向輻射。

根據本發明的一個方面，提供一種低比吸收率的圓極化可共形天線，包括用于激勵電磁波的天線振子以及與天線振子相貼合的用于反射電磁波的阻抗結構。

作為優選的，所述天線振子為圓極化天線振子，包括兩個正交連接的偶極子。

作為優選的，所述每個偶極子包括兩個諧振臂，所述諧振臂一側設有終端加載部，所述每個諧振臂都為彎折結構，所述終端加載部為弧形結構。

作為優選的，所述兩個偶極子的連接點處設有饋電點，所述每個偶極子的兩個諧振臂連接所述饋電點且在饋電點處呈中心對稱。

作為優選的，還包括第一柔性材料層，所述天線振子設于第一柔性材料層一側表面，所述第一柔性材料層的另一側接觸高阻抗表面的金屬單元結構。

作為優選的，所述阻抗結構包括依次層疊的金屬單元層、第二柔性材料層、柔性復合材料層和金屬底板層，所述金屬單元層另一側層疊第一柔性材料層。

作為優選的，所述第一柔性材料層和第二柔性材料層為柔性PE材料；所述第一柔性材料層、第二柔性材料層和柔性復合材料層厚度均為2mm。

一種低比吸收率的圓極化可共形天線制作方法，包括以下步驟：

S1、制作正交的雙偶極子天線；

S2、制作阻抗結構；

S3、將雙偶極子天線和阻抗結構貼合。

作為優選的，其特征在于，所述步驟S1具體包括：將兩個偶極子正交擺放，調整尺寸參數和工作頻段，使兩個偶極子上的電流分布相差90°相位，將四個諧振臂連接起來，并在連接點進行饋電。

作為優選的，其特征在于，所述步驟S3還包括：對天線進行調試，微調偶極子諧振臂的長度和終端加載部的寬度，對天線回波損耗和極化特性進行調整。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：本發明通過雙正交偶極子實現圓極化，同時加入復合材料和高阻抗表面對天線的輻射特性進行控制。偶極子易于設計和制作加工，并可以通過對偶極子諧振臂的合理彎折來減小天線尺寸。利用結合復合材料較高的電磁參數來減小天線整體的尺寸，并配合高阻抗表面降低天線的背向輻射，降低比吸收率，同時增加天線的定向輻射。

附圖說明

圖1為本發明實施例中圓極化天線結構框圖；

圖2為本發明實施例中正交雙偶極子天線振子結構框圖；

圖3位本發明實施例中制作方法流程圖；

圖4為本發明實施例中阻抗結構的金屬單元對正入射波的反射相位和工作頻率變化示意圖；

圖5位本發明實施例中回波損耗和工作頻率變化示意圖；

圖6為本發明實施例中軸比和工作頻率變化示意圖；