[發(fā)明專利]一種寬半功率波束的圓極化貼片天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911137585.0
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110829035B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉宏梅;牟辰;閆團圓;羅彬;房少軍;王鐘葆
• 申請（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號: H01Q15/08
• 分類號: H01Q15/08;H01Q19/06;H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發(fā)明公開了一種寬半功率波束的圓極化貼片天線，包括介質(zhì)覆蓋結(jié)構(gòu)和圓極化波輻射結(jié)構(gòu)。所述的介質(zhì)覆蓋結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)透鏡以及中部的空氣腔。所述的介質(zhì)覆蓋結(jié)構(gòu)具有圓柱體外形，設(shè)置在圓極化波輻射結(jié)構(gòu)的上部；所述空氣腔整體為兩個完全相同的錐形空氣腔上下疊加形成，其剖面為兩個層疊的等腰梯形，上部等腰梯形的上底邊與介質(zhì)透鏡上底面齊平，下部等腰梯形的下底邊與介質(zhì)透鏡下底面齊平。由于采用了所提出的特定形狀的介質(zhì)透鏡使得傳統(tǒng)圓極化貼片天線取得了良好的寬波束的效果，另外天線結(jié)構(gòu)簡單、增益平坦度高、體積小、非常適用于實際大規(guī)模應(yīng)用場合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圓極化貼片天線領(lǐng)域，尤其涉及一種寬半功率波束的圓極化貼片天線。

背景技術(shù)

隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，天線作為通信系統(tǒng)的發(fā)射和接收前端，越來越受到科研和工程上的重視。天線輻射的電磁波在空間傳輸?shù)倪^程中，其信號幅度往往會因雨霧干擾、自然反射及多徑效應(yīng)等產(chǎn)生不同程度的衰減，采用圓極化天線能夠克服以上困難。并且，在保證圓極化輻射特性前提下，高平坦度方向性的圓極化天線能夠?qū)崿F(xiàn)更寬角度范圍信號的捕獲。

雖然目前方向性平坦的圓極化技術(shù)研究成果較多，但是現(xiàn)有的研究均未能獲得理想的效果，往往是天線方向性平坦度得到改善，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、加工難度及應(yīng)用成本大大增加，許多指標(biāo)不可兼得，限制了其在低成本無線通訊系統(tǒng)上的廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明公開了一種寬半功率波束的圓極化貼片天線，包括介質(zhì)覆蓋結(jié)構(gòu)和圓極化波輻射結(jié)構(gòu)。所述的介質(zhì)覆蓋結(jié)構(gòu)包括介質(zhì)透鏡以及中部的空氣腔。所述的介質(zhì)覆蓋結(jié)構(gòu)具有圓柱體外形，設(shè)置在圓極化波輻射結(jié)構(gòu)的上部；所述空氣腔整體為兩個完全相同的錐形空氣腔上下疊加形成，其剖面為兩個層疊的等腰梯形，上部等腰梯形的上底邊與介質(zhì)透鏡上底面齊平，下部等腰梯形的下底邊與介質(zhì)透鏡下底面齊平。

進一步地，所述圓極化波輻射結(jié)構(gòu)包括由上至下依次排列的圓形貼片、第一介質(zhì)板、地板、第二介質(zhì)板和正交饋電網(wǎng)絡(luò)；

進一步地，所述正交饋電網(wǎng)絡(luò)包括環(huán)形功分器、90°微帶移相器、饋電探針和100Ω隔離電阻；所述環(huán)形功分器位于第二介質(zhì)板的下表面。

進一步地，所述圓形貼片通過饋電探針與環(huán)形功分器的輸出端口相連接，環(huán)形功分器其中一輸出端口與90°微帶移相器級聯(lián)，最終產(chǎn)生等幅度正交相位的信號從而產(chǎn)生圓極化波，所述饋電探針穿過地板的相應(yīng)處設(shè)有保護孔，所述保護孔的直徑大于饋電探針的直徑。

進一步地，所述的介質(zhì)覆蓋結(jié)構(gòu)由3D打印技術(shù)制成，介質(zhì)覆蓋結(jié)構(gòu)的介電常數(shù)根據(jù)打印材料確定，所述介質(zhì)透鏡的厚度、空氣腔體上下底面直徑的大小在一定范圍內(nèi)可控制調(diào)節(jié)；從貼片天線輻射出的各方向的圓極化波電場通過透鏡后的幅度值被調(diào)整，從而展寬圓形貼片的半功率波束寬度，實現(xiàn)平坦的方向性。最佳半功率波束寬度對應(yīng)的介質(zhì)透鏡的厚度、錐形空氣腔體的大小由介質(zhì)的介電常數(shù)確定。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種寬半功率波束的圓極化貼片天線，由于采用了所提出的特定形狀的介質(zhì)透鏡使得傳統(tǒng)圓極化貼片天線取得了良好的寬波束的效果，另外天線結(jié)構(gòu)簡單、增益平坦度高、體積小、非常適用于實際大規(guī)模應(yīng)用場合。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明方向性平坦的圓極化貼片天線的透視結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明方向性平坦的圓極化貼片天線的分解結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明方向性平坦的圓極化貼片天線的側(cè)視結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本發(fā)明方向性平坦的圓極化貼片天線中介質(zhì)覆蓋結(jié)構(gòu)的俯視結(jié)構(gòu)圖。