[發(fā)明專利]寬帶低軸比圓極化天線

有效

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• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109638427B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設計）人: 楊汶汶;孫聞劍;陳建新
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q21/06
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

本發(fā)明公開了一種寬帶低軸比圓極化天線，包括從上到下依次設置的：第一層結構，包括一對介質(zhì)帶條(1)以及矩形金屬框(2)，一對介質(zhì)帶條(1)的擺放方向一致且相互隔開；第二層結構，包括開設有第一金屬化通孔陣列(7)的第一介質(zhì)基板(3)；第三層結構，包括開設有耦合縫隙(9)的第一金屬地(4)，耦合縫隙(9)的延伸方向與介質(zhì)帶條(1)的擺放方向形成一預設夾角；第四層結構，包括開設有第二金屬化通孔陣列(8)的第二介質(zhì)基板(3)；第五層結構，包括第二金屬地(6)，本發(fā)明解決了在高頻段傳統(tǒng)的金屬天線面臨的輻射效率低的問題，解決了現(xiàn)有的寬帶圓極化介質(zhì)諧振器天線設計技術難以同時獲得寬帶及低軸比的圓極化性能的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及微波通信領域，尤其涉及一種寬帶低軸比圓極化天線。

背景技術

在過去50年里，衛(wèi)星通信已發(fā)展至一個較為成熟的階段，超過400顆地球同步軌道衛(wèi)星可以提供軍事通信、數(shù)字廣播、移動電話以及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡以及深空遙感等多種服務。而如今，新一代的衛(wèi)星通信系統(tǒng)即將來臨，這將毫無疑問地對人類社會產(chǎn)生深遠的影響。

為了獲得更高的數(shù)據(jù)傳輸速率以滿足多媒體等各種大數(shù)據(jù)吞吐量的業(yè)務需求，新一代的衛(wèi)星通信系統(tǒng)對天線的設計提出了更高的要求。一方面，天線系統(tǒng)需要寬帶化并且將采用更高的頻段以獲取更大的絕對帶寬，例如Ka頻段甚至到Q/V頻段，但在Ka及以上的毫米波頻段，傳統(tǒng)的微帶類天線由于金屬歐姆損耗顯著增加，輻射效率迅速降低。介質(zhì)諧振器天線沒有金屬歐姆損耗，具有較高的輻射效率，利于提升系統(tǒng)性能。另一方面，在寬頻帶范圍內(nèi)具有高圓極化純度(軸比小于1dB)的天線可有效提升數(shù)據(jù)傳輸速率，因而將大受青睞。在此背景下，設計一款寬帶低軸比的圓極化介質(zhì)諧振器天線，例如，1dB圓極化軸比帶寬15％以上，能完全覆蓋亞太地區(qū)衛(wèi)星業(yè)務的下行頻段，具有非常重要的研究與應用價值。

對于寬帶圓極化介質(zhì)諧振器天線來說，目前報道了諸多技術方案。有采用諸如階梯形等特殊形狀介質(zhì)諧振器的方式，有將兩個或多個介質(zhì)諧振器層疊在一起構成多模諧振器的方式，也有利用特殊饋電技術諸如行波饋電或交叉縫饋電等來實現(xiàn)寬帶圓極化的形式。但這些高效率的介質(zhì)諧振器天線難以同時獲得寬帶及低軸比(例如實現(xiàn)15％以上的1dB軸比帶寬)的圓極化性能，往往只能獲得較寬的3dB軸比帶寬，難以滿足新一代衛(wèi)星通信系統(tǒng)對于高圓極化純度的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種寬帶低軸比圓極化天線。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種寬帶低軸比圓極化天線，包括從上到下依次設置的：

第一層結構，包括一對介質(zhì)帶條以及環(huán)繞所述一對介質(zhì)帶條設置的矩形金屬框，所述一對介質(zhì)帶條的擺放方向一致且相互隔開；

第二層結構，包括開設有第一金屬化通孔陣列的第一介質(zhì)基板；

第三層結構，包括開設有耦合縫隙的第一金屬地，所述耦合縫隙的延伸方向與所述介質(zhì)帶條的擺放方向形成一預設夾角；

第四層結構，包括開設有第二金屬化通孔陣列的第二介質(zhì)基板；

第五層結構，包括第二金屬地；

其中，所述一對介質(zhì)帶條及第一介質(zhì)基板構成介質(zhì)諧振器天線，第三至第五層結構構成了一個基片集成波導縫隙耦合饋電結構，能量從其一端進入后通過耦合縫隙將微波信號耦合給所述介質(zhì)諧振器天線，所述第一金屬化通孔陣列及金屬框構成背腔結構以提高天線的輻射增益。

在本發(fā)明實施例所述的寬帶低軸比圓極化天線中，第一至第五層結構的投影的外部輪廓重合且均為矩形，所述耦合縫隙設置于第一金屬地的中心且延伸方向與所述第一金屬地的一對側(cè)邊平行，所述一對介質(zhì)帶條的一對中心點位于所述第一金屬地的所述一對側(cè)邊的對稱面上，所述一對介質(zhì)帶條的一對中心點還關于所述第一金屬地的另一對側(cè)邊的對稱面對稱。