[實(shí)用新型]一種基于工字形結(jié)構(gòu)加載的電大圓極化微帶貼片天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201920092236.0
• 申請(qǐng)日: 2019-01-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN209860136U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-12-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹文權(quán);彭文放;馬文宇;黃榮港;楊曉琴;趙妍卉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍陸軍工程大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q1/36
• 分類(lèi)號(hào): H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q1/38
• 代理公司: 32203 南京理工大學(xué)專(zhuān)利中心
• 代理人: 薛云燕

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于工字形結(jié)構(gòu)加載的電大圓極化微帶貼片天線。該天線包括從下到上層疊設(shè)置的饋電微帶、第一層介質(zhì)基片、金屬層、第二層介質(zhì)基片、第三層工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)介質(zhì)層、第四層介質(zhì)基片和微帶貼片層，金屬層中心位置設(shè)有矩形縫隙；饋電微帶輸入的能量由矩形縫隙耦合，經(jīng)過(guò)第三層工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)介質(zhì)層，最后激勵(lì)到微帶貼片層；第三層工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)介質(zhì)層由三維工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)周期排列組成，每個(gè)三維工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)包括1個(gè)金屬圓柱，以及分別位于第三層工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)介質(zhì)層上、下表面的2個(gè)矩形金屬貼片。本實(shí)用新型保證了天線的增益及工作帶寬，能夠?qū)崿F(xiàn)圓極化輻射，并具有電大尺寸，降低了加工難度。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及微帶天線技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于工字形結(jié)構(gòu)加載的具有電大諧振特性的圓極化微帶貼片天線。

背景技術(shù)

目前，個(gè)人通信、無(wú)線局域網(wǎng)等無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)終端設(shè)備的功能提出了更高的數(shù)據(jù)傳輸速率以及帶寬要求，作為系統(tǒng)終端必不可少的天線也被賦予了新的重任。傳統(tǒng)的微波頻段頻譜資源越來(lái)越緊張，因此對(duì)毫米波和亞毫米波等高頻段頻譜資源的開(kāi)發(fā)利用得到了越來(lái)越多的關(guān)注，成為行業(yè)的新發(fā)展點(diǎn)，在通信、雷達(dá)、制導(dǎo)、遙感技術(shù)和射電天文等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。然而在毫米波和亞毫米波頻段，頻率高，波長(zhǎng)短，受半波長(zhǎng)諧振尺寸限制，天線面臨尺寸過(guò)小、容差率不高、制造成本昂貴等問(wèn)題。為了有效解決上述高頻天線面臨的問(wèn)題，平面電大尺寸天線得以提出。在保證傳統(tǒng)低剖面優(yōu)勢(shì)的前提下，天線的電尺寸能夠突破傳統(tǒng)的半波長(zhǎng)諧振尺寸限制，使得諧振尺寸變大。相比于低頻天線，小型化能夠降低加工成本，便于安裝測(cè)試，在毫米波、亞毫米波高頻段，將天線做大才能夠滿(mǎn)足目前通信加工、安裝、測(cè)試和成本的需求。可見(jiàn)，電大天線已成為新的研究熱點(diǎn)。

在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中，圓極化天線相比于線極化天線具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。一方面，圓極化波的旋轉(zhuǎn)特性使得其具有抑制雨霧干擾的能力，這在雷達(dá)探測(cè)中具有潛在的價(jià)值；另一方面，在電子偵察和干擾等應(yīng)用中普遍采用圓極化天線工作，是因?yàn)閳A極化接收天線可以接收任意極化的電磁波，其輻射的波也可以被任意極化的天線接收。此外，圓極化波的極化正交性使得圓極化天線在極化分集和電子對(duì)抗等系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。目前有基于PCB工藝的具有電大諧振特性平面天線的相關(guān)最新報(bào)道，其中有的可以適用毫米波頻段，然而只是實(shí)現(xiàn)了線極化的電大諧振特性，尚未實(shí)現(xiàn)電大諧振天線的圓極化輻射特性，限制了電大諧振天線的應(yīng)用范圍。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于工字形結(jié)構(gòu)加載的電大圓極化微帶貼片天線，保證天線的增益及工作帶寬，并具有電大尺寸、加工難度低。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為：一種基于工字形結(jié)構(gòu)加載的電大圓極化微帶貼片天線，包括從下到上層疊設(shè)置的饋電微帶、第一層介質(zhì)基片、金屬層、第二層介質(zhì)基片、第三層工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)介質(zhì)層、第四層介質(zhì)基片和微帶貼片層；

所述金屬層中心位置設(shè)有矩形縫隙；饋電微帶輸入的能量由矩形縫隙耦合，然后經(jīng)過(guò)第三層工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)介質(zhì)層，最后激勵(lì)到微帶貼片層，產(chǎn)生有效輻射。

進(jìn)一步地，所述第三層工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)介質(zhì)層由三維工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)周期排列組成，每個(gè)三維工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)包括1個(gè)金屬圓柱和2個(gè)大小相同的第一矩形金屬貼片、第二矩形金屬貼片，所述第一矩形金屬貼片位于第三層工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)介質(zhì)層的下表面，第二矩形金屬貼片位于第三層工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)介質(zhì)層的上表面。

進(jìn)一步地，所述第三層工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)介質(zhì)層中周期性排列的三維工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)，基于第三層工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)介質(zhì)層中心旋轉(zhuǎn)45°，即每行、每列三維工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)所在直線與第三層工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)介質(zhì)層的邊線呈45°夾角。

進(jìn)一步地，所述的第一層介質(zhì)基片、第二層介質(zhì)基片、第三層工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)介質(zhì)層和第四層介質(zhì)基片采用相同的材料，所述第一層介質(zhì)基片、第二層介質(zhì)基片和第四層介質(zhì)基片的厚度相等，所述第三層工字形金屬諧振結(jié)構(gòu)介質(zhì)層的厚度大于第一層介質(zhì)基片、第二層介質(zhì)基片和第四層介質(zhì)基片。