[發(fā)明專利]UHF頻段的小型化低剖面寬帶圓極化復(fù)合水介質(zhì)天線

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611220749.2
• 申請(qǐng)日: 2016-12-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106816691A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王棟;耿軍平;梁仙靈;朱衛(wèi)仁;金榮洪;丁子恒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q1/36
• 分類(lèi)號(hào): H01Q1/36;H01Q1/50
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司31236
• 代理人: 郭國(guó)中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種天線，具體地，涉及一種UHF頻段的小型化低剖面寬帶圓極化貼片天線。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)電子設(shè)備的要求越來(lái)越高，并且要求設(shè)備具有寬帶化共用化的功能，天線作為無(wú)線電系統(tǒng)中的重要組成部分，其小型化和寬帶化也越來(lái)越受到研究人員的重視。同時(shí)UHF頻段的天線工作波長(zhǎng)長(zhǎng)，使用常規(guī)的天線尺寸較大，在有限的空間內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)寬帶等特性。另外由于微帶天線本身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工制作，使用方便等特點(diǎn)，越來(lái)越受到研究人員的重視，但是由于微帶天線本身結(jié)構(gòu)的限制，使得其具有帶寬窄和增益低的特點(diǎn)，是研究人員需要解決的問(wèn)題。

另外單純的線極化很難滿足通信要求。圓極化天線具有可接收任意極化方式的來(lái)波，且其輻射波也可被任意極化方式的天線收到，有旋向正交性，能夠抑制云雨干擾和抗多徑反射等優(yōu)點(diǎn)。由于圓極化天線在現(xiàn)代通信中的優(yōu)越性能，受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。而寬帶圓極化可以在很寬范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)極化方式為圓極化的方式，便于接收任意方向過(guò)來(lái)的任意極化形式的電磁波。在RFID、廣播電視、移動(dòng)基站、遙感遙測(cè)、航空航天、電子對(duì)抗、電子干擾等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

小型化寬帶天線的實(shí)現(xiàn)方式有很多，按照實(shí)現(xiàn)原理大致可以分為兩類(lèi)：一是利用切角或刻縫隙槽來(lái)改變天線在該位置的阻抗或延長(zhǎng)輻射天線的有效電流長(zhǎng)度來(lái)達(dá)到小型化和寬帶的目的，經(jīng)過(guò)一系列文獻(xiàn)的閱讀，發(fā)現(xiàn)這樣做只能在很有限的頻帶范圍內(nèi)改善天線的性能；另一種是使用超材料結(jié)構(gòu)或者超表面結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)小型化寬帶。經(jīng)文獻(xiàn)檢索，Son Xuat Ta和Ikmo Park等人2015年在IEEE Trans.Antennas Propag.期刊上發(fā)表的文章“Low-Profile Broadband Circularly Polarized Patch Antenna Using Metasurface”提出了一種低剖面寬帶圓極貼片天線，但是從他的仿真結(jié)果看到，該天線的-10dB帶寬和3dB軸比帶寬雖然和本文差不多，但是其天線的工作尺寸相對(duì)波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于本發(fā)明所設(shè)計(jì)的天線。所以總體說(shuō)來(lái)，到目前的研究為止，還沒(méi)有能同時(shí)實(shí)現(xiàn)高帶寬和小尺寸的貼片天線，所以在這方面，仍然需要深入的研究。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種具有小型化低剖面寬帶圓極化貼片天線。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種UHF頻段的小型化低剖面寬帶圓極化復(fù)合水介質(zhì)天線，包括天線輻射結(jié)構(gòu)、阻抗匹配結(jié)構(gòu)、饋電結(jié)構(gòu)、復(fù)合水介質(zhì)板結(jié)構(gòu)、SMA接頭；

天線輻射結(jié)構(gòu)連接至阻抗匹配結(jié)構(gòu)；

阻抗匹配結(jié)構(gòu)與饋電結(jié)構(gòu)耦合饋電；

天線輻射結(jié)構(gòu)、阻抗匹配結(jié)構(gòu)、饋電結(jié)構(gòu)設(shè)置在復(fù)合水介質(zhì)板結(jié)構(gòu)上；

SMA接頭通過(guò)背饋方式對(duì)饋電結(jié)構(gòu)進(jìn)行射頻激勵(lì)。

優(yōu)選地，采用微帶線的阻抗匹配結(jié)構(gòu)包括十字型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)；

饋電結(jié)構(gòu)包括第一T型偶極子、第二T型偶極子，第一T型偶極子、第二T型偶極子構(gòu)成被十字型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)圍繞的一組T型偶極子饋電結(jié)構(gòu)；

所述一組T型偶極子饋電結(jié)構(gòu)通過(guò)縫隙耦合饋電給十字型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。

優(yōu)選地，天線輻射結(jié)構(gòu)采用微帶線結(jié)構(gòu)；

天線輻射結(jié)構(gòu)包括均采用平面螺旋結(jié)構(gòu)且沿圓周方向依次分布的第一螺旋輻射段、第二螺旋輻射段、第三螺旋輻射段、第四螺旋輻射段；

第一螺旋輻射段、第三螺旋輻射段的旋轉(zhuǎn)方向相反；

第二螺旋輻射段、第四螺旋輻射段的旋轉(zhuǎn)方向相反；

第一螺旋輻射段、第四螺旋輻射段的旋轉(zhuǎn)方向相同；

在十字型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的相對(duì)的兩端中，第一螺旋輻射段、第三螺旋輻射段連接十字型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的一端，第二螺旋輻射段、第四螺旋輻射段連接十字型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的另一端。

優(yōu)選地，在十字型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)連接第三螺旋輻射段的一端部處的微帶線具有第一縫隙；在十字型阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)連接第二螺旋輻射段的另一端部處的微帶線具有第二縫隙。

優(yōu)選地，電流到達(dá)第二螺旋輻射段、第一螺旋輻射段、第三螺旋輻射段、第四螺旋輻射段時(shí)，分別實(shí)現(xiàn)相位0°、90°、180°、270°的相位差。

優(yōu)選地，復(fù)合水介質(zhì)板結(jié)構(gòu)包括依次設(shè)置的上層介質(zhì)板、中間層介質(zhì)板、下層介質(zhì)板；

上層介質(zhì)板、下層介質(zhì)板均為整塊固體介質(zhì)板；

中間層介質(zhì)板是局部為鏤空腔體的固體介質(zhì)板，鏤空腔體內(nèi)加入有液體；

天線輻射結(jié)構(gòu)、阻抗匹配結(jié)構(gòu)、饋電結(jié)構(gòu)設(shè)置在上層介質(zhì)板上；

SMA接頭在下層介質(zhì)板中心的下方。