[發明專利]一種圓極化波導縫隙天線

有效

• 申請號: 202110395537.2
• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113178687B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 李建星;吳思凡;賀雨晨;陳娟
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/50;H01P7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

本發明公開了一種圓極化波導縫隙天線，包括矩形波導，球形諧振腔對中設置在矩形波導的頂端，球形諧振腔與矩形波導之間通過耦合結構連接；球形諧振腔的頂端設置有第一縫隙和第二縫隙，第一縫隙與第二縫隙呈十字垂直交叉，且交叉點位于球形諧振腔的頂部中心；第一同軸饋電接頭與第二同軸饋電接頭均設置在矩形波導上，并采用同相位激勵；矩形波導用于激勵出兩個相位正交的微波模式；本發明中電磁信號通過矩形波導后形成兩個相位正交的微波模式，兩個相位正交的微波模式通過耦合結構后，在球形諧振腔的縫隙切割表面電流，實現電磁波向外輻射圓極化波，圓極化純度高；球形諧振腔體積與表面積比值大，品質因數高，天線在工作帶寬的效率高。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，特別涉及一種圓極化波導縫隙天線。

背景技術

天線是無線通信系統的關鍵器件，起到導行電磁波與輻射電磁波之間能量轉換的作用；與線極化天線相比，圓極化天線具有抵抗雨霧衰減、抑制多徑干擾信號和放寬接收與發射天線安裝方位限制的突出優勢。

波導縫隙天線是將波導金屬面上進行有規則的開縫，縫隙切割表面電流使波導內的電磁能量輻射出，在遠場進行干涉疊加，在特定方向輻射處電磁能量；波導縫隙天線具有增益高、功率容量大、方向性好及副瓣電平低的優勢，收到廣泛關注和研究；圓極化性能可以通過微擾法實現，但微擾法設計的天線缺少嚴格的數學推導，且圓極化軸比帶寬窄，圓極化純度不高；對天線進行正交雙饋也可以實現圓極化性能，但是需要另外使用相移器，加大發射機及接收機負擔；

微帶縫隙天線可以實現圓極化性能，但由于介質基板較厚，造成天線重量過重，增加制作成本，并且高介電常數的介質基板會激起介質表面波，降低天線的輻射效率；在波導或諧振腔上開取縫隙可以實現電磁能量的輻射，但是已經公開的在球形諧振腔上開縫的天線以線極化天線為主。

因此，綜合已經公開的圓極化天線與波導縫隙天線，有必要結合不同種天線的優勢，研究新型結構實現同相位激勵、高圓極化純度及高效率的圓極化波導縫隙天線。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明提供了一種圓極化波導縫隙天線，以解決現有的波導縫隙天線，圓極化純度較低及天線效率較低的技術問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

本發明提供了一種圓極化波導縫隙天線，包括矩形波導、耦合結構、球形諧振腔、第一同軸饋電接頭及第二同軸饋電接頭；球形諧振腔對中設置在矩形波導的頂端，球形諧振腔與矩形波導之間通過耦合結構連接；

球形諧振腔的頂端設置有第一縫隙和第二縫隙，第一縫隙與第二縫隙呈十字垂直交叉，且交叉點位于球形諧振腔的頂部中心；第一同軸饋電接頭與第二同軸饋電接頭均設置在矩形波導上，第一同軸饋電接頭與第二同軸饋電接頭采用同相位激勵；矩形波導用于激勵出兩個相位正交的微波模式。

進一步的，耦合結構采用圓柱形耦合結構；圓柱形耦合結構的上端與球形諧振腔的底部連接，下端與矩形波導的頂部連接。

進一步的，第一同軸饋電接頭設置在矩形波導的寬邊底部，第二同軸饋電接頭設置在矩形波導的窄邊底部。

進一步的，第一縫隙與矩形波導的寬邊中心線重合，第二縫隙與矩形波導的窄邊中心線重合。

進一步的，矩形波導的傳導模式為TE₁₀模及TE₀₁模。

進一步的，矩形波導的內壁寬邊尺寸a、內壁窄邊尺寸b及高度尺寸h，滿足以下條件：