[發明專利]基于復合左右手傳輸線的寬帶極化可調天線

在審

• 申請號: 201910854033.5
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110534891A
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 彭麟;李志鵬;馬靜;石彬;姜興
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學;北京仿真中心
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01P1/185;H01P5/16
• 代理公司: 45107 桂林市持衡專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陳躍琳<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開一種基于復合左右手傳輸線的寬帶極化可調天線，由主輻射貼片、上層介質基板、中間地板層、下層介質基板、基于復合左右手傳輸線的一分二功分器和2個金屬饋電探針組成。基于復合左右手傳輸線的一分二功分器包括威爾金森一分二功分器、復合左右手傳輸線移相器和金屬彎折線。本發明實現了左旋圓極化、左旋橢圓極化、線極化、右旋橢圓極化、右旋圓極化形式的變化，其極化的可調特性通過軸比(axial ratio，AR)曲線的變化展現。此外，本發明天線在實現不同極化的同時，其輻射方向圖保持穩定且定向性良好，從而適用于對天線極化自適應程度高的多極化和定向輻射的雷達、遙控探測等系統中。

技術領域

本發明涉及天線技術領域，具體涉及一種基于復合左右手傳輸線的寬帶極化可調天線。

背景技術

近年來，由于頻譜資源日益消耗，通信密集化程度不斷提升，單極化天線已經不能完全滿足現代通信在頻譜利用率、抗干擾等方面的需求。在雷達、通信、電子對抗、航空航天及遙控遙測等系統之中，天線極化匹配良好與否，所得結果是迥然不同的。因此，為了適應現代電子戰大縱深、全方位、高機動、立體化和戰場信息密集、多變的特點，對天線極化自適應要求日益迫切。

極化可調天線通過檢測接收信號的極化狀態，調整接收天線的極化形式，實現與發射天線的極化匹配減少信號的極化損失或者極化隔離減少雜波信號的干擾。由于極化可調天線能夠實現任意極化形式的相互切換，具有更強的抗干擾能力，因此是目前極化天線的研究的方向。傳統的極化可調天線大多數是通過開關的通斷來實現不同極化的模式轉換，這不僅會導致極化調節的模式比較單一，而且難以滿足某些需要多極化調節的場景，比如航空航天及遙感探測、衛星通信、電子對抗等場景。

為此，研究人員對極化可調天線進行了進一步研究：2013年，Jia-Fu Tsai等人在IEEE Transactions on Antennas and Propagation上發表一篇題為“ReconfigurableSquare-Ring Microstrip Antenna”的論文。該論文提出了一種雙饋方形環微帶貼片的極化可調天線。雙饋源用于激發兩個正交模式，每個饋電網絡是由耦合貼片、阻抗變壓器和可變電容器組成。雖然該天線可以通過改變饋電網絡的饋電狀態來激發不同的正交模式，以實現左旋圓極化和右旋圓極化，但是其阻抗與軸比帶寬較窄為3.8％(2.04～2.12GHz)。2016年Cai Y M等人在IEEE Transactions on Antennas and Propagation上發表一篇題為“Compact-Size Low-Profile Wideband Circularly Polarized OmnidirectionalPatch Antenna With Reconfigurable Polarizations”的論文。該論文通過微帶貼片與其上的槽激發了圓極化并在槽之間加載PIN二極管，通過控制二極管的通斷實現了左右旋圓極化之間的調控。雖然該天線的整體尺寸為0.93λ₀×0.93λ₀×0.024λ₀，天線的工作頻段在2.09-2.55GHz(19.8％)且在工作頻段其軸比都小于3dB，但由于此結構采用的二極管的數量過多導致其損耗增大且其極化可調模式過于單一。2018年，Lian，Ruina等人在IEEEAntennas and Wireless Propagation Letters上發表了一篇題為“Design of aBroadband Polarization Reconfigurable Fabry-Perot Resonator Antenna”的論文。該論文采用了垂直放置的兩個工字形縫隙耦合天線，通過在饋電網絡中采用二極管來實現水平與垂直線極化之間的切換。雖然該天線在兩種極化模式不影響的情況下實現了2.2-2.72GHz(21％)的阻抗帶寬，但是其極化模式卻過于單一。此外，公告號為CN109638411A中國發明專利申請公開的“一種雙頻雙極化可重構智能WIFI天線”；公告號為CN201821150011中國發明專利申請公開的“一種集成人工磁導體的多線極化可重構天線”和公告號為CN201820754346中國發明專利申請公開的“一種基于饋電網絡的極化可重構天線陣列”；上述的發明專利研究雖然實現了天線的極化形式可調，但這些發明專利都是通過加載PIN二極管器件來實現導致天線的極化調節方式比較單一，往往只能實現一種極化形式的轉換。