[發(fā)明專利]一種波束傾斜的高增益圓極化徑向線縫隙天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910156196.6
• 申請(qǐng)日: 2019-03-01
• 公開（公告）號(hào): CN109950685B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張金棟;姚祺;蔡嘉琦;吳文;周雅莉;陳嶠羽;張景怡;陳祥云;馬海斌;王碧瑤;張弘毅;趙婉清;王子洋;牛哲源
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/36
• 分類號(hào): H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q13/10;H01Q21/06;H01Q21/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

本發(fā)明公開了一種波束傾斜的高增益圓極化徑向線縫隙天線，該天線包括單層微波介質(zhì)板、若干組矩形縫隙對(duì)、以及引入容性分量的同軸饋電探針；其中，若干組矩形縫隙對(duì)圍繞單層微波介質(zhì)基板的中心點(diǎn)O呈螺旋式排布，引入容性分量的同軸饋電探針位于點(diǎn)O處；每組縫隙對(duì)由兩條相互垂直且之間存在間隙的矩形縫隙構(gòu)成，其耦合因子通過改變矩形的長(zhǎng)寬進(jìn)行調(diào)節(jié)；同軸饋電探針通過在介質(zhì)板上蝕刻環(huán)形縫隙引入容性分量。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高增益的圓極化天線陣列，且其圓極化形式以及波束偏角方向和大小均可以靈活調(diào)節(jié)，天線整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便、成本低廉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種波束傾斜的高增益圓極化徑向線縫隙天線。

背景技術(shù)

天線作為輻射和接收電磁波的設(shè)備，連接了自由空間和導(dǎo)行波，在通信、雷達(dá)、導(dǎo)航和廣播等無線電設(shè)備中發(fā)揮著重要的作用。天線性能的好壞直接決定了無線通信設(shè)備的信號(hào)傳輸優(yōu)劣。隨著無線通信的快速發(fā)展，天線在軍事及民用領(lǐng)域得到了更為廣泛的應(yīng)用，所要求的天線的性能也日益多樣。目前現(xiàn)代電子信息技術(shù)發(fā)展迅速，作為無線電通信中的重要一環(huán)，天線得到了越來越多的重視，理論日益成熟，方法更加多樣，擁有更為廣闊的前景。

隨著通信探測(cè)、遙測(cè)遙感等技術(shù)的發(fā)展，面對(duì)各種天氣情況及地理需求，天線對(duì)于極化的要求越來越高。圓極化天線具有許多線極化天線所沒有的優(yōu)點(diǎn)。圓極化具有旋向正交性；可以消除極化畸變；可以接受任意極化的電磁波，同時(shí)也可以被任意極化天線接收；旋向逆轉(zhuǎn)性帶來的抗雨霧干擾能力；能夠抑制多徑反射。正是由于圓極化波的這些優(yōu)勢(shì)，圓極化天線目前廣泛應(yīng)用于復(fù)雜環(huán)境下遠(yuǎn)距離輻射且要求高精度的領(lǐng)域，如電子偵察與干擾，雷達(dá)探測(cè)，衛(wèi)星通信與導(dǎo)航等。

徑向線陣列天線是一種常見的高增益陣列天線的實(shí)現(xiàn)形式，分為徑向線縫隙陣列天線和徑向線探針饋電陣列天線兩種類型。自從徑向線天線被提出以后，由于其饋電和輻射的高效特性，目前已廣泛的被應(yīng)用于衛(wèi)星接收、通信廣播和空間探測(cè)等領(lǐng)域。相比于徑向線探針饋電天線，徑向線縫隙天線在高增益領(lǐng)域擁有加工簡(jiǎn)便，成本低廉的優(yōu)勢(shì)。但是，現(xiàn)有的圓極化徑向線縫隙天線的輻射方向通常在天線的軸向方向，而在目前的一些應(yīng)用領(lǐng)域，如探測(cè)制導(dǎo)、電子偵察等，往往要求天線的輻射波束具有一定的偏角。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的波束傾斜的高增益圓極化徑向線縫隙天線。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種波束傾斜的高增益圓極化徑向線縫隙天線，包括單層微波介質(zhì)基板、若干組矩形縫隙對(duì)、以及一個(gè)引入容性分量的同軸饋電探針；其中，若干組矩形縫隙對(duì)圍繞單層微波介質(zhì)基板的中心點(diǎn)O呈螺旋式排布，引入容性分量的同軸饋電探針位于所述中心點(diǎn)O處；

所述每組矩形縫隙對(duì)由兩個(gè)尺寸相同、相互垂直的矩形縫隙構(gòu)成，兩個(gè)矩形縫隙之間存在間隙，其耦合因子通過改變矩形的長(zhǎng)寬進(jìn)行調(diào)節(jié)；所述引入容性分量的同軸饋電探針包括短路同軸饋電探針和引入容性分量的環(huán)形縫隙，短路同軸饋電探針位于中心點(diǎn)O處且貫穿單層微波介質(zhì)基板，環(huán)形縫隙以中心點(diǎn)O為圓心，環(huán)繞短路同軸饋電探針且位于單層微波介質(zhì)基板的上表面。

從所述螺旋式排布的起始矩形縫隙對(duì)開始直至倒數(shù)第二圈的矩形縫隙對(duì)的尺寸呈遞增趨勢(shì)變化，以獲得均勻口徑分布；最外圈的所有矩形縫隙對(duì)的尺寸一致，且每一組矩形縫隙對(duì)的歸一化輻射能量大于閾值p，p的取值為0＜p＜1。

進(jìn)一步地，該天線的圓極化形式、波束偏角方向及大小均可調(diào)，具體如下：

該天線的圓極化形式可調(diào)，具體通過改變?nèi)舾山M矩形縫隙對(duì)圍繞單層微波介質(zhì)基板的中心點(diǎn)O螺旋式排布的方向?qū)崿F(xiàn)天線的圓極化形式可調(diào)。

該天線的波束偏角方向可調(diào)，具體為：

若干組矩形縫隙對(duì)圍繞單層微波介質(zhì)基板的中心點(diǎn)O螺旋式排布中，視每一圈矩形縫隙對(duì)為一個(gè)子陣；將每一個(gè)子陣在垂直于天線初始輻射方向的某一方向上進(jìn)行平移即可實(shí)現(xiàn)天線的波束偏角方向可調(diào)；其中，天線初始輻射方向?yàn)樘炀€的軸向方向。