[發明專利]一種S波段小型化超寬帶全向輻射垂直極化天線

在審

• 申請號: 202010449666.0
• 申請日: 2020-05-25
• 公開（公告）號: CN111478037A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 張朋
• 申請（專利權）人: 常熟正昊電子科技有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明提供了一種S波段小型化超寬帶全向輻射垂直極化天線,包括：天線基體；主輻射單元，主輻射單元設于所述天線基體上，用于輻射電磁波；寄生輻射單元，寄生輻射單元設于所述主輻射單元中，用于與主輻射單元耦合展寬所輻射電磁波的頻帶；饋電平衡單元，饋電平衡單元設于所述天線基體上，用于阻抗匹配；射頻接插單元，射頻接插單元設于所述天線基體上，所述饋電電纜射頻接插單元與主輻射單元連接。本發明通過多重寄生加載與共面波導饋電的方法，有效的減小了天線的尺寸，拓展了天線的工作頻帶達到37.5％的超寬帶有益效果。

技術領域

本發明涉及天線技術領域，具體涉及一種S波段小型化超寬帶全向輻射垂直極化天線。

背景技術

目前我國高速移動平臺行業發展迅速，各類無人機、有人機、動車等在軍用、民用工業、交通、農業及地質調查等等各行業及技術領域實現了大規模產業化快速增長，并且向著更加廣泛的應用領域不斷拓展。在這些應用中，隨著各類需求的增加對于高速、中高速移動平臺的需求越來越多，各類適用于上述移動平臺的特種測控通信天線需求也逐漸增加，與各類移動平臺共形集成安裝滿足平臺氣動結構布局、小型化、低成本化與可靠工作的測控通信天線被大量應用于各類系統中。常用的移動平臺系統中的通信測控天線主要有偶極子天線、PIFA天線、“刀”型極子天線和法向模工作的螺旋天線等。在各類移動終端中，這些天線往往增益較低(0dB以下)、工作頻帶帶寬較窄(小于2％)，同時天線波束受機體遮擋影響在很難滿足水平面360°全向輻射覆蓋的要求。對于半波長極子天線如“J”型偶極子天線，W.B.Freely最早在《A Two meter J Antenna》(W.B.Freely，A Two meter J Antenna[J]QST,April,1977)一文中提出了對該天線的設計?！癑”型偶極子天線具有結構簡單，容易調諧等特性，但是它往往工作頻帶帶寬較窄(小于5％)，一般情況下為點頻工作，通過普通的增加帶寬措施難以起到效果，且改型天線尺寸較大，無法滿足小型化安裝要求。PIFA天線與“刀”型天線均屬于單極子天線類型，如TOKIO TAGA等在文獻中描述的(PerformanceAnalysis of a Built-In Planar Inverted F Antenna for 800MHz Band PortableRadio Unit[J]IEEE JOURNAL ON SELECED AREAS IN COMMUNICATIONS,VOL.SAC-5,NO.5,JUNE 1987,pp.921-929.)適用于便攜設備的小型化PIFA天線及“刀”型天線，具有小型化特征明顯，高集成度的優勢，但是這類天線存在輻射方向圖性能較差，無法滿足高精度測控及共形化隱蔽安裝要求。另外，當螺旋天線的螺旋直徑小于0.18倍工作波長時就構成了各類法向模螺旋極子天線，其輻射方向圖類似于偶極子方向圖。Y.Hiroi與K.Fujimoto于上世紀七十年代末開展了對法向模螺旋天線的精確計算研究(Y.Hiroi，K.Fujimoto.Practicalusefulness of normal mode helical antenna,IEEE,AP-S International SymposiamJapan,1976,238-241.)。由于螺旋線的繞制壓縮了天線本身的物理安裝尺寸，降低了天線系統重量，極大程度簡化了系統的安裝要求。但是各類螺旋天線由于工作頻帶和輻射孔徑的限制，天線縱向尺寸壓縮的同時，展寬了系統橫向尺寸，降低了天線系統的工作帶寬，使天線本身呈現點頻工作特征，為展寬系統工作頻帶，系統內部還需考慮增加一套較為復雜的LC寬帶匹配網絡，使設備的整體布局和研發成本相對較高。目前，各類高速、中高速移動終端系統終端天線，尤其是各類小型化、超小型化寬帶測控天線正朝著低成本化、小型化、可緊湊與輕量化安裝方向發展。尤其在無人機、有人機和高速車載等劇烈高速滾轉、高速移動和空氣動力學影響較大的安裝情況下，天線的系統成本、安裝位置、安裝空間和重量，天線的輻射方向等要求嚴格，一般要求輻射方向圖形狀要求與理想半波振子天線類似的全向輻射，以便各類移動平臺在工作過程中仍能穩定地傳輸/接收測控信號。

發明內容