[發明專利]一種基于低剖面饋電結構的寬帶端射圓極化天線及陣列

在審

• 申請號: 202111674851.0
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN116417783A
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 余英瑞;吳文;張金棟;陳嶠羽
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q3/28;H01Q3/30;H01Q9/18;H01Q21/00;H01Q21/24
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱炳斐

1.一種基于低剖面饋電結構的寬帶端射圓極化天線，其特征在于，包括由上至下依次設置的頂部金屬輻射塊(1)、頂部金屬層(2)、介質層(3)、底部金屬層(4)和底部金屬輻射塊(5)；所述頂部金屬層(2)、底部金屬層(4)上設有帶引向振子(7)的偶極子輻射單元(6)；所述頂部金屬輻射塊(1)、底部金屬輻射塊(5)共同構成線性漸變槽輻射單元；所述偶極子輻射單元(6)產生水平極化電場分量，線性漸變槽輻射單元產生垂直極化電場分量，通過調節兩個正交極化電場分量間幅相關系，實現寬帶圓極化輻射。

2.根據權利要求1所述的基于低剖面饋電結構的寬帶端射圓極化天線，其特征在于，所述頂部金屬層(2)、底部金屬層(4)平行于介質層(3)對稱設置；

所述頂部金屬層(2)包括第一矩形金屬片、第一L型金屬片和用于補償高頻處偶極子單元增益損失的第一引向振子，所述第一L型金屬片設置于第一矩形金屬片的長邊處，包括第一金屬臂和第二金屬臂，其中第一金屬臂與第一矩形金屬片的長邊相連接且兩者相互垂直，第二金屬臂作為輻射邊，所述第一引向振子相對于第一矩形金屬片設置在第一L型金屬片的另一側，與第二金屬臂平行且之間有一定距離；

所述底部金屬層(4)包括第二矩形金屬片、第二L型金屬片和用于補償高頻處偶極子單元增益損失的第二引向振子，所述第二L型金屬片設置于第二矩形金屬片的長邊處，包括第三金屬臂和第四金屬臂，其中第三金屬臂與第二矩形金屬片的長邊相連接且兩者相互垂直，第四金屬臂作為輻射邊，所述第二引向振子相對于第二矩形金屬片設置在第二L型金屬片的另一側，與第四金屬臂平行且之間有一定距離；

兩個所述輻射邊構成偶極子輻射單元(6)；

所述第一L型金屬片和第二L型金屬片的開口方向相反，即兩者的輻射邊指向相反。

3.根據權利要求2所述的基于低剖面饋電結構的寬帶端射圓極化天線，其特征在于，所述第一矩形金屬片長邊的中心軸、第一金屬臂的中心軸以及第一引向振子的中心軸同軸設置，所述第二矩形金屬片長邊的中心軸、第三金屬臂的中心軸以及第二引向振子的中心軸同軸設置。

4.根據權利要求2所述的基于低剖面饋電結構的寬帶端射圓極化天線，其特征在于，所述偶極子輻射單元(6)和線性漸變槽輻射單元共同由低剖面基片集成波導SIW進行饋電，所述低剖面基片集成波導SIW由第一矩形金屬片、第二矩形金屬片、兩矩形金屬片之間的金屬通孔以及SIW端口構成。

5.根據權利要求4所述的基于低剖面饋電結構的寬帶端射圓極化天線，其特征在于，所述低剖面基片集成波導SIW的剖面高度僅為0.056λ₀，λ₀為工作頻段中心頻點的空氣波長。

6.根據權利要求1所述的基于低剖面饋電結構的寬帶端射圓極化天線，其特征在于，所述頂部金屬輻射塊(1)、底部金屬輻射塊(5)為楔形結構。

7.基于權利要求1至6任意一項所述的基于低剖面饋電結構的寬帶端射圓極化天線的天線陣列，其特征在于，所述天線陣列包括2^N個寬帶端射圓極化天線單元，采用1分2^N低剖面SIW等功率分配器(8)對2^N個寬帶端射圓極化天線單元進行饋電，SIW等功率分配器(8)的2^N個輸出口與2^N個寬帶端射圓極化天線單元的輸入口相連。

8.根據權利要求7所述的天線陣列，其特征在于，該天線陣列的每個端射圓極化天線單元輸入口設有一階感性窗(9)，對整體天線陣列的阻抗匹配進行調整。

9.根據權利要求8所述的天線陣列，其特征在于，所述陣列天線結構可擴展至1×2^N，N≥2。