[發(fā)明專利]高增益雙模寬帶圓極化天線

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710433268.8
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107425268A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任杰;梁仙靈;賀沖;耿軍平;朱衛(wèi)仁;金榮洪
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q15/24;H01Q25/04
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圓極化天線領(lǐng)域，具體地，涉及一種高增益雙模寬帶圓極化天線。

背景技術(shù)

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，通信系統(tǒng)對天線性能的要求也變得越來高，傳統(tǒng)的天線已經(jīng)無法滿足日益增長的需求。為了提高系統(tǒng)的可靠性，可以采用圓極化天線來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的線極化天線。相比于傳統(tǒng)的線極化天線，圓極化天線有著諸多優(yōu)點：可以對抗多徑效應(yīng)帶來的對通信線路的干擾，可以減少信號傳輸時的極化失配帶來的能量損失，可以給通信系統(tǒng)帶來更高的增益也給天線的取向提供了更多的自由度。隨著通信技術(shù)的進(jìn)步圓極化天線的帶寬要求也越來越高。與此同時，很多場合由于信號傳輸距離較遠(yuǎn)會有較大的路徑衰減，為了將信號傳輸更遠(yuǎn)的距離，對天線的高增益也提出了更高的要求。

實現(xiàn)寬帶圓極化天線的技術(shù)有很多，如將多個窄帶的圓極化單元通過帶有移相功能的饋電網(wǎng)絡(luò)組合到一起來展寬阻抗及軸比帶寬，有通過多饋點技術(shù)向單元貼片同時多點饋電來展寬阻抗及軸比帶寬；為簡化饋電有通過向圓極化單元引入寄生單元的方法以及通過正交偶極子來實現(xiàn)圓極化帶寬的展寬。近些年來，出現(xiàn)了一種通過一對環(huán)形移相線來實現(xiàn)圓極化正交偶極子天線的方法，使得天線獲得了較大的圓極化工作帶寬，但是這種方式實現(xiàn)的天線增益不是很高。以上這些方法一般都需要復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)或者參數(shù)設(shè)計起來非常耗時。因此設(shè)計一種饋電方式簡單、調(diào)節(jié)參數(shù)簡單并且具有較寬的圓極化帶寬及較高的增益的天線是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種高增益雙模寬帶圓極化天線。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種高增益雙模寬帶圓極化天線，包括：天線輻射部、同軸饋線、金屬腔以及同軸接頭，其中：所述天線輻射部包括多個L形輻射器，所述多個L形輻射器緊固在介質(zhì)板上；所述天線輻射部連接所述同軸饋線；所述同軸饋線穿過金屬腔連接所述同軸接頭。

優(yōu)選地，L形輻射器的數(shù)量為四個，其中，所述介質(zhì)板上下兩側(cè)分別設(shè)置有兩個L形輻射器；

四個L形輻射器靠近中心區(qū)域的一端通過環(huán)形移相線緊固在介質(zhì)板上，環(huán)形移相線印刷在介質(zhì)板的兩側(cè)。

優(yōu)選地，所述環(huán)形移相線為四分之三周長的圓環(huán)，所述環(huán)形移相線包括兩個端口，用于分別連接兩個L形輻射器。

優(yōu)選地，介質(zhì)板上側(cè)的兩個L形輻射器具有90°相位差；

介質(zhì)板下側(cè)的兩個L形輻射器具有90°相位差；

介質(zhì)板上側(cè)的兩個L形輻射器和介質(zhì)板下側(cè)的兩個L形輻射器關(guān)于同軸饋線所在的對稱軸中心對稱；

沿周向方向，四個L形輻射器以0°、90°、180°、270°的相位連續(xù)旋轉(zhuǎn)排列形成2×2陣列。

優(yōu)選地，同軸饋線包括內(nèi)導(dǎo)體和外導(dǎo)體，分別連接所述介質(zhì)板上側(cè)的環(huán)形移相線和介質(zhì)板下側(cè)的環(huán)形移相線。

優(yōu)選地，所述金屬腔的底面和所述介質(zhì)板的形狀和大小相同。

優(yōu)選地，所述同軸饋線的高度為0.21λ，其中，λ為圓極化帶寬中心頻點對應(yīng)的自由空間波長。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、本發(fā)明通過四個L形輻射器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)直線型正交偶極子輻射器，該天線可以同時產(chǎn)生兩種圓極化工作模式從而使得天線的圓極化帶寬得到展寬；

2、本發(fā)明的阻抗帶寬為72.6％，圓極化軸比帶寬為62.5％，最大增益為12.5dB；

3、本發(fā)明通過結(jié)合L形輻射器及環(huán)形移相線實現(xiàn)了天線的雙模寬帶工作，并且結(jié)構(gòu)簡單設(shè)計方便，單一端口饋電，不需要復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)且具有高增益特性、具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為高增益雙模寬帶圓極化天線結(jié)構(gòu)爆炸圖；

圖2為高增益雙模寬帶圓極化天線的俯視圖；

圖3為高增益雙模寬帶圓極化天線的側(cè)視圖；

圖4為高增益雙模寬帶圓極化天線的回波損耗圖；

圖5為高增益雙模寬帶圓極化天線的介質(zhì)板法向增益和軸比隨著頻率變化圖；

圖6為高增益雙模寬帶圓極化天線在6GHz頻點的方向圖；

圖7為高增益雙模寬帶圓極化天線在7.5GHz頻點的方向圖；

圖8為高增益雙模寬帶圓極化天線在9GHz頻點的方向圖。

圖中：1-L形輻射器；2-環(huán)形移相線；3-介質(zhì)板；4-同軸饋線；5-金屬腔；6-同軸接頭。

具體實施方式