[發明專利]一種寬軸比波束的低剖面全向圓極化天線

在審

• 申請號: 201710482084.0
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107275774A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 張文梅;劉江;韓麗萍;劉宇峰;楊榮草;李莉
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q21/24
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司)14105
• 代理人: 雷立康

技術領域

本發明屬于全向圓極化天線技術領域，特別涉及一種寬軸比波束的低剖面全向圓極化天線。

背景技術

圓極化天線因其具有降低外界干擾、抑制雨霧、抗多徑反射的優點，在衛星通訊系統、電子對抗、導航系統等領域得到廣泛應用。全向圓極化天線，在前者基礎上進一步擴大天線覆蓋范圍，減小信號的漏失，可有效消除極化畸變影響，增強了移動設備在不同運動環境中的接發能力，在遙測遙感、天文、電視廣播，移動通信等方面應用具有重要意義。

目前，國內外對全向圓極化天線進行了大量研究，提供了很多實現方法。2015年，Yi Fan等人在IEEE Transactions on Antennas and Propagation發表了“Wideband Omnidirectional Circularly Polarized Antenna Based on Tilted Dipoles”，通過在圓柱體外層包裹刻有四條傾斜偶極子的柔性基板實現寬帶全向圓極化。2015年，Bin Zhou等人在IEEE Antenna and Wireless Propagation Letters發表了“An Omnidirectional Circularly Polarized Slot Array Antenna With High Gain in a Wide Bandwidth”，該文基于同軸圓柱結構，在外圍圓柱導體表面加載縫隙陣列實現寬波束全向圓極化。然而，這些天線采用的都是非低剖面結構。2014年，Y.M.Pan等人在IEEE Transactions on Antennas and Propagation發表了“Wideband and Low-Profile Omnidirectional Circularly Polarized Patch Antenna”，該文通過在圓形貼片邊緣引入六條彎曲枝節，加載一組與地相連的短路探針實現低剖面寬帶全向圓極化。2016年，Yuzhong Shi等人在IEEE Antenna and Wireless Propagation Letters發表了“Wideband and Low-Profile Omnidirectional Circularly Polarized Antenna With Slits and Shorting-Vias”該文通過加載短路過孔，并在上層貼片和地引入矩形槽，實現低剖面寬帶全向圓極化。然而，這些天線的3dB軸比波束較窄，在移動通信應用中受到了限制。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種寬軸比波束的低剖面全向圓極化天線，解決現有圓極化天線3dB軸比波束窄、體積大的技術問題。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種寬軸比波束的低剖面全向圓極化天線，其中：包括介質基板、復合渦旋輻射器和圓形接地板，所述復合渦旋輻射器和圓形接地板分別貼在所述介質基板的上表面和下表面上，且兩者的中心位于同一垂直的中心線上；所述復合渦旋輻射器的中心和所述圓形接地板的中心之間貫通并設置有同軸饋電探針。

進一步，所述復合渦旋輻射器包括圓形貼片和六個復合枝節貼片，所述六個復合枝節貼片均勻設在圓形貼片的邊緣并與其連接，形成渦旋結構；

所述復合枝節貼片包括渦旋貼片、扇形貼片和圓形焊盤；所述渦旋貼片一端與圓形貼片的邊緣連接，所述渦旋貼片另一端與扇形貼片連接，所述圓形焊盤設在扇形貼片兩個半徑的交點處；

所述渦旋貼片外緣凸弧邊緣中部設有渦旋貼片-接地板短路過孔，該渦旋貼片-接地板短路過孔貫通介質基板和圓形接地板并使渦旋貼片與圓形接地板相連；所述圓形焊盤中心設有扇形貼片-接地板短路過孔，該扇形貼片-接地板短路過孔貫通介質基板和圓形接地板并使圓形焊盤與圓形接地板相連；所述渦旋貼片-接地板短路過孔均勻分布且與天線中心的距離相等；所述扇形貼片-接地板短路過孔均勻分布且與天線中心的距離相等。

進一步，所述渦旋貼片內緣凸弧中部設有矩形槽。

工作時，復合渦旋輻射器產生水平極化波渦旋貼片-接地板短路過孔和扇形貼片-接地板短路過孔產生垂直極化波E_θ。通過裁剪渦旋貼片的上半部可以在俯仰面寬的波束范圍內實現同時，通過改變枝節末端的扇形貼片的面積，可以實現E_θ和相位差為90°，實現了在俯仰面內具有寬軸比波束，在方位面位為全向輻射。