[發明專利]一種基于非對稱偶極子的寬頻帶低剖面圓極化天線

有效

• 申請號: 202010209620.1
• 申請日: 2020-03-23
• 公開（公告）號: CN111403907B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 胡偉;李長江;馮天喜;劉學康;錢龍;胡志鵬
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q9/28;H01Q9/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種基于非對稱偶極子的寬頻帶低剖面圓極化天線，該天線具有四層結構，第一層為印刷在上介質板上層具有旋轉對稱特性的輻射結構，包括四個非對稱偶極子，每個偶極子包含外側的長臂和內側的短臂；第二層為人工磁導體結構，包括印刷在中介質板上層的兩種尺寸不同的方形金屬貼片；第三層為印刷在下介質板上層的地板以及下層的饋電網絡，包括二階的威爾金森功分器和90°寬帶移相器；第四層為四個印刷在垂直介質板上的寬帶巴倫結構，為輻射結構提供平衡饋電，同時實現了寬頻帶內的阻抗匹配。此天線具有頻帶寬、剖面低、結構簡單、帶內增益平緩等優點，適合用于電子對抗、射頻識別系統、無線局域網、全球定位系統等無線通信領域。

技術領域

本發明涉及無線通信領域中的天線設計技術，特別涉及一種基于非對稱偶極子寬頻帶低剖面圓極化天線。

背景技術

現代通信系統需要在復雜的環境和條件下實現穩定的通信，這對天線的穩定性和抗干擾性有很高的要求。圓極化天線由于具有減小多徑效應、提高極化匹配效率以及抵消法拉第旋轉效應等優勢，在電子對抗、射頻識別系統、無線局域網、全球定位系統等無線通信領域中受到了更多的關注，寬帶圓極化天線的設計成為電磁領域的研究熱點。近年來，低剖面天線受到了天線設計者的關注，利用人工磁導體結構，可以在不改變天線帶寬的情況下，大幅降低天線的剖面，進而減小天線的體積。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是利用非對稱偶極子實現寬帶特性，并通過加載人工磁導體(AMC)結構降低天線剖面高度，實現一種寬頻帶低剖面圓極化天線。此天線具有頻帶寬、剖面低、結構簡單、帶內增益平緩等特點。

本發明是通過下述技術方案來實現的。

一種基于非對稱偶極子的寬頻帶低剖面圓極化天線，天線包括四層介質板，第一層介質板包括印刷在其上的四個非對稱偶極子，每個偶極子包含外側的長臂和內側的短臂；第二層介質板包括印刷在其上的大、小方形金屬貼片，大、小方形金屬貼片分別對應印刷在長臂和短臂正下方的第二層介質板上；第三層介質板包括印刷在其上層的地板和下層的饋電網絡；第四層介質板包括四個印刷有寬帶巴倫結構的垂直介質板；

所述四個垂直介質板分別穿過第一、二、三層介質板，通過寬帶巴倫結構分別連接四個非對稱偶極子、地板和饋電網絡，實現寬頻帶低剖面圓極化天線的輻射。

對于上述技術方案，本發明還有進一步優選的方案：

優選的，所述長臂是由直角三角形切角而成的五邊形金屬貼片，切角部分均為直角三角形；

所述短臂是由菱形切角而成的金屬貼片，切角部分均為三角形。

優選的，所述長臂旋轉對稱地分布在短臂外側；長臂直角三角形短邊切角與短臂菱形切角之間通過垂直介質板相連。

優選的，所述大方形金屬貼片和小方形金屬貼片按照陣列順序排列構成人工磁導體結構，其中大方形金屬貼片周期地對應在長臂下方，小方形金屬貼片周期地對應在短臂下方。

優選的，所述垂直介質板分別相對于第一、二、三層介質板的邊垂直分布；所述第一、二、三層介質板為面積相同的矩形，第四層介質板頂部設為矩形凸起。

優選的，所述寬帶巴倫包括巴倫饋電部分和巴倫接地部分，所述巴倫饋電部分位于垂直介質板的外側，為一個帶有延伸段的倒U形結構，延伸段為50Ω微帶線，倒U形為阻抗變換微帶線；

所述巴倫接地部分位于垂直介質板內側，為一個與垂直介質板等寬的矩形接地金屬貼片，在矩形接地金屬貼片上設有垂直的盲槽。

優選的，所述饋電網絡包括印刷在第三層介質板上的三個二階威爾金森功分器和一個90°寬帶移相器，所述二階威爾金森功分器和90°寬帶移相器的饋線末端均為一分二的端口；