[發(fā)明專利]一種寬帶電磁偶極子圓極化天線

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011242904.7
• 申請(qǐng)日: 2020-11-09
• 公開（公告）號(hào): CN112490640B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 齊世山;瞿安俐;吳文;尚倫申
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/36
• 分類號(hào): H01Q1/36;H01Q1/48;H01Q1/50
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 岑丹

本發(fā)明公開了一種寬帶電磁偶極子圓極化天線，包括電偶極子、磁偶極子、Γ形饋電片、金屬壁、地板以及同軸連接器，所述電偶極子由平行于地板的一對(duì)金屬片構(gòu)成，所述磁偶極子由一對(duì)垂直于地板放置并與地板短路的金屬片構(gòu)成；所述電偶極子設(shè)置在磁偶極子上且關(guān)于地板中心呈中心對(duì)稱；所述Γ形饋電片設(shè)置在地板上，且與安裝在地板背面的同軸連接器內(nèi)導(dǎo)體相連，同時(shí)對(duì)電偶極子和磁偶極子耦合饋電，所述金屬壁設(shè)置在地板四邊的中心。本發(fā)明的寬帶電磁偶極子圓極化天線有較好的寬帶性能，同時(shí)便于加工、機(jī)械穩(wěn)定性能好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波天線領(lǐng)域，具體為一種寬帶電磁偶極子圓極化天線。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代無線通信傳輸和交互的數(shù)據(jù)量不斷增大，系統(tǒng)需要更寬的工作頻帶來保證鏈路暢通，窄帶天線已經(jīng)不能滿足實(shí)際應(yīng)用需求。另外，在許多通信系統(tǒng)中需要接收或發(fā)射多路信號(hào)，采用多副天線時(shí)，天線之間的互耦效應(yīng)會(huì)影響系統(tǒng)的通信質(zhì)量，利用寬帶天線則可以解決上述問題。圓極化天線可以接收任意極化波，同時(shí)圓極化天線的輻射波可以被任意線極化天線接收。采用圓極化天線可以使得發(fā)射天線和接收天線的形式更加靈活。寬帶圓極化天線除了要考慮阻抗帶寬，還需要考慮軸比帶寬，只有阻抗帶寬與軸比帶寬重疊的頻帶才是圓極化天線的工作頻帶。

微帶天線常應(yīng)用于通信領(lǐng)域的圓極化天線設(shè)計(jì)中，傳統(tǒng)單饋微帶天線往往帶寬較窄，難以實(shí)現(xiàn)寬帶性能，雙饋微帶天線雖然可以獲得較寬的帶寬，但是需要引入額外的饋電網(wǎng)絡(luò)，增加了天線的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度。電磁偶極子天線利用磁偶極子天線和電偶極子天線電場和磁場方向互換，其他特性完全相同這一特征，將二者相結(jié)合，能夠獲得增益穩(wěn)定的輻射波。同時(shí)，由于電偶極子和磁偶極子在遠(yuǎn)場區(qū)本身就具有90°相位差，所以若采用同一激勵(lì)源來同時(shí)激勵(lì)電偶極子和磁偶極子，就可以得到兩個(gè)具有相同幅度的正交線極化波，無需額外的相移網(wǎng)絡(luò)就能實(shí)現(xiàn)圓極化輻射。

目前大部分電磁偶極子天線設(shè)計(jì)主要通過加載外部功分電路和相移網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)，需要設(shè)計(jì)較為復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)，一方面使天線結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，另一方面也導(dǎo)致更高的成本和損耗。而現(xiàn)有的單饋的電磁偶極子圓極化天線部分性能指標(biāo)不夠理想，難以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種寬帶電磁偶極子圓極化天線。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種寬帶電磁偶極子圓極化天線，包括電偶極子、磁偶極子、Γ形饋電片、金屬壁、地板以及同軸連接器，所述電偶極子由平行于地板的一對(duì)金屬片構(gòu)成，所述磁偶極子由一對(duì)垂直于地板放置并與地板短路的金屬片構(gòu)成；所述電偶極子設(shè)置在磁偶極子上且關(guān)于地板中心呈中心對(duì)稱；所述Γ形饋電片設(shè)置在地板上，且與安裝在地板背面的同軸連接器內(nèi)導(dǎo)體相連，同時(shí)對(duì)電偶極子和磁偶極子耦合饋電，所述金屬壁設(shè)置在地板四邊的中心。

優(yōu)選地，通過對(duì)電偶極子金屬片進(jìn)行切割并調(diào)整磁偶極子的長度和寬度，使得遠(yuǎn)場兩個(gè)正交電場分量的幅度相等，產(chǎn)生圓極化輻射。

優(yōu)選地，所述Γ形饋電片包括第一金屬片、第二金屬片以及第三金屬片，所述第一金屬片垂直設(shè)置于地板上，構(gòu)成50Ω的帶線結(jié)構(gòu)；所述第二金屬片一端固定在第一金屬片上，且平行于地板設(shè)置；所述第三金屬片的一端固定在第二金屬片的另一端，且垂直于第二金屬片向地板方向延伸。

優(yōu)選地，所述第二金屬片為寬度漸變金屬片。

優(yōu)選地，所述金屬壁寬度小于地板的邊長。

優(yōu)選地，電偶極子由兩部分金屬片裁剪拼接組成，第一部分為在長度和寬度分別為L1＝57mm，W2＝26mm的金屬片的一端分別切去以W1＝10.5mm為上底，以S5＝15.5mm為下底，以S3＝13mm為高和以S3為上底，S4＝20mm為下底，S6＝8mm為高的兩個(gè)梯形；在另一端靠近饋電片的對(duì)角處切去邊長分別為S1＝10mm,S2＝5mm的直角三角形；另一部分為在長度和寬度分別為L3＝30mm，W4＝15mm的金屬片的一邊切去長軸為L3＝30mm，軸比為q＝0.45的半橢圓并平移拼接到對(duì)邊處。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：