一種新概念寬帶圓極化天線制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種新概念寬帶圓極化天線，饋線與天線輻射單元連接，天線輻射單元蝕刻在介質(zhì)基板上，介質(zhì)基板通過支撐結(jié)構(gòu)水平固定在反射板的上方，天線輻射單元包括兩個彎折振子、兩個寄生單元、共面微帶線及T型微帶線饋電結(jié)構(gòu)，兩個彎折振子、兩個寄生單元及共面微帶線蝕刻在介質(zhì)基板的背面，所述T型微帶線饋電結(jié)構(gòu)蝕刻在介質(zhì)基板的正面，所述兩個彎折振子關(guān)于介質(zhì)基板中心對稱，共面微帶線設(shè)置在介質(zhì)基板的中軸線，由兩個寬縫共面微帶線及窄縫微帶線構(gòu)成，兩個寬縫共面微帶線分別給兩個彎折振子饋電，通過非中心饋電的彎折振子激勵出圓極化波，寬帶圓極化天線是新穎且簡單的全平面結(jié)構(gòu)，便于加工成型。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種新概念寬帶圓極化天線
本專利技術(shù)涉及微波
，特別涉及一種新概念寬帶圓極化天線。
技術(shù)介紹
圓極化天線在無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越受到人們的關(guān)注，因為圓極化天線不僅能夠減少多徑效應(yīng)還能接收任意極化的來波，同時定向的圓極化天線既能夠提供很高的安全性，同時能夠提高信道的利用率。另外，天線若輻射左旋圓極化波,則只接收左旋圓極化波而不接收右旋圓極化波；反之亦然，這稱為圓極化天線的旋向正交性，在移動通信的極化分集工作中可以利用圓極化天線的旋向正交性提高通信容量。圓極化波入射到對稱目標(biāo)(如平面、球面等)時，旋向發(fā)生逆轉(zhuǎn)，圓極化天線應(yīng)用于移動通信中能抑制雨霧干擾和抗多徑反射，實現(xiàn)頻率復(fù)用，增大系統(tǒng)容量，提高通信質(zhì)量。當(dāng)前圓極化天線的設(shè)計主要有兩種方法：一種是基于行波的螺旋天線；一種是基于正交振子，使兩個振子上面的電流幅度相等相位相差90度，從而輻射圓極化波。但是像螺旋天線這樣的行波類型的圓極化天線一般都是立體的，占用體積較大，不利于系統(tǒng)集成，平面的螺旋天線的輻射方向圖都是雙向輻射，增益也會很低。正交振子實現(xiàn)的圓極化天線一般都需要外接匹配電路，或者是雙饋電形式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難制作。圓極化微帶貼片天線受介質(zhì)板材厚度限制，帶寬有限，通常單層微帶天線帶寬都不到5％，即使采用很多層微帶板堆疊，也只能展寬有限帶寬，這樣也限制了天線的應(yīng)用范圍。為了獲得寬帶圓極化定向天線，設(shè)計人員提出了很多種方案來實現(xiàn)。采用縫隙耦合的饋電方式，而且是多層微帶板層疊的形式，是一種常用的展寬帶寬的一種方法。但是這種方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積很大，制作工藝要求高。還有用L型探針耦合饋電，但是這種方法一般都需要外加匹配電路，而且一般都是雙饋電形式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作成本高。綜合看來，目前已有的寬帶圓極化天線技術(shù)，很難在定寬頻帶和全平面三方面都實現(xiàn)較好的性能
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點與不足，本專利技術(shù)提供一種新概念寬帶圓極化天線。本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種新概念寬帶圓極化天線，包括天線輻射單元、介質(zhì)基板、反射板及饋線，所述饋線與天線輻射單元連接，所述天線輻射單元蝕刻在介質(zhì)基板上，所述介質(zhì)基板通過支撐結(jié)構(gòu)水平固定在反射板的上方，所述天線輻射單元包括兩個彎折振子、兩個寄生單元、共面微帶線及T型微帶線饋電結(jié)構(gòu)，所述兩個彎折振子、兩個寄生單元及共面微帶線蝕刻在介質(zhì)基板的背面，所述T型微帶線饋電結(jié)構(gòu)蝕刻在介質(zhì)基板的正面，所述兩個彎折振子關(guān)于介質(zhì)基板中心對稱，所述共面微帶線設(shè)置在介質(zhì)基板的中軸線，由兩個寬縫共面微帶線及窄縫微帶線構(gòu)成，所述兩個寬縫共面微帶線分別給兩個彎折振子饋電,所述彎折振子是非中心饋電結(jié)構(gòu)。所述彎折振子的彎曲角度為70-100度，所述彎折振子的長度為0.6λ～1λ，具體包括彎折振子水平部分及彎折振子垂直部分，所述彎折振子水平部分的長度與彎折振子垂直部分的長度比為0.6-1.4，其中λ為介質(zhì)基板內(nèi)頻率2.2GHz所對應(yīng)的波長。寄生單元在所述彎折振子水平部分的下方，并與寬縫共面微帶線連接，通過耦合增強天線的阻抗帶寬。所述T型微帶線饋電結(jié)構(gòu)逆時針旋轉(zhuǎn)90度蝕刻在窄縫共面微帶線上，其垂直部分橫跨窄縫共面微帶線的縫隙兩端。所述支撐結(jié)構(gòu)是由絕緣材料制成的，支撐結(jié)構(gòu)的高度為0.1λ～0.5λ，其中，λ為自由空間頻率2.2GHz對應(yīng)的波長。所述寬縫共面微帶線的特征阻抗180Ω～220Ω，所述窄縫共面微帶線的特征阻抗80Ω～120Ω。還包括一個非金屬過孔，所述非金屬過孔開在窄縫共面微帶線上，且位于所述T型微帶線饋電結(jié)構(gòu)的垂直部分的下端，所述饋線為軟同軸線，饋線的內(nèi)芯穿過非金屬化通孔與介質(zhì)板正面的T型微帶線焊接，饋線的外心與窄縫共面微帶線焊接。本專利技術(shù)的有益效果：(1)本專利技術(shù)具有全平面的簡單結(jié)構(gòu)，制作簡便；(2)本專利技術(shù)的天線輻射單元采用非中心饋電的彎折振子，有利于振子的兩個正交的部分激勵出幅度相等相位相差90度的表面電流，從而能使天線激勵出圓極化波；(3)通過在彎折振子的水平部分下面增加寄生單元，通過耦合增強天線的帶寬；(4)本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)新穎，天線結(jié)構(gòu)對稱，饋電結(jié)構(gòu)簡單，天線結(jié)構(gòu)簡單且全平面結(jié)構(gòu)，組成部件少便于加工成型，具有寬頻帶，高增益，單向輻射的特性。附圖說明圖1是一種新概念寬帶圓極化天線的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中天線輻射單元的結(jié)構(gòu)圖；圖3是圖1的側(cè)視圖；圖4是本專利技術(shù)實施例的阻抗帶寬圖；圖5是本專利技術(shù)實施例的軸比帶寬圖；圖6(a)是本專利技術(shù)實施例在1.7GHzphi＝0方向的輻射方向圖，圖6(b)1.7GHzphi＝90度方向的輻射方向圖；圖7(a)是本專利技術(shù)實施例在2.4GHzphi＝0度方向的輻射方向圖，圖7(b)2.4GHzphi＝90度方向的輻射方向圖；圖8(a)本專利技術(shù)實施例在3GHzphi＝0度方向的輻射方向圖，圖8(b)本專利技術(shù)實施例在3GHzphi＝90度方向的輻射方向圖。具體實施方式下面結(jié)合實施例及附圖，對本專利技術(shù)作進一步地詳細說明，但本專利技術(shù)的實施方式不限于此。實施例如圖1、圖2所示，一種新概念寬帶圓極化天線，包括天線輻射單元、介質(zhì)基板12、反射板2及饋線3，所述饋線3與天線輻射單元連接，所述天線輻射單元蝕刻在介質(zhì)基板12上，所述介質(zhì)基板12通過支撐結(jié)構(gòu)4水平固定在反射板的上方，所述支撐結(jié)構(gòu)4有絕緣材料制成，高度為0.1λ～0.5λ，其中，λ為自由空間頻率2.2GHz對應(yīng)的波長，所述支撐結(jié)構(gòu)的高度取決于天線輻射單元與反射板2的距離，材料可以選用塑料或木棒，本實施例支撐結(jié)構(gòu)包括四根木棒，分別位于介質(zhì)基板的四個角，木棒的高度為41mm。所述天線輻射單元包括兩個彎折振子、兩個寄生單元7、7A、共面微帶線及T型微帶線饋電結(jié)構(gòu)10，所述兩個彎折振子、兩個寄生單元7、7A及共面微帶線蝕刻在介質(zhì)基板12的背面，所述T型微帶線饋電結(jié)構(gòu)10蝕刻在介質(zhì)基板12的正面，本實施例介質(zhì)基板12采用高頻板材RO4350B，厚度0.76mm，相對介電常數(shù)3.48，所述兩個彎折振子關(guān)于介質(zhì)基板12中心對稱，所述共面微帶線設(shè)置在介質(zhì)基板的中軸線，由兩個寬縫共面微帶線8及窄縫微帶線9構(gòu)成，所述兩個寬縫共面微帶線分別給兩個彎折振子饋電，所述彎折振子為非中心饋電振子，所述寬縫共面微帶線8特征阻抗180Ω～220Ω，所述窄縫共面微帶線9的特征阻抗80Ω～120Ω，從而實現(xiàn)天線的阻抗匹配。所述兩個寄生單元7、7A分別安裝在兩個彎折振子的水平部分6、6A的下方，并與寬縫共面微帶線連接，通過耦合增強天線的阻抗帶寬。所述兩個彎折振子的結(jié)構(gòu)及彎曲角度完全相同，所述彎折振子的彎曲角度為70-100度，優(yōu)選為90度，彎折振子的長度為為0.6λ～1λ，所述彎折振子包括水平部分及垂直部分，兩個水平部分6、6A分別與兩個垂直部分5、5A在空間上正交，所述彎折振子的水平部分及垂直部分在空間上構(gòu)成正交，通過在振子的水平部分和垂直部分激勵出幅度相等相位相差90度的表面電流，通過非中心饋電的彎折振子激勵獲得圓極化波。兩個彎折振子關(guān)于介質(zhì)基板中心對稱放置，所述水平部分的長度與垂直部分的長度比為0.6-1.4，其中λ為介質(zhì)基板內(nèi)頻率2.2GHz所對應(yīng)的波長，兩個彎折振子的饋電點都偏離振子的中心，寬縫共面微帶線連接振子的饋電點給振子提供激勵。所述T型微帶線饋電結(jié)構(gòu)10蝕刻在介質(zhì)基板的正面，所述T型微帶線饋電結(jié)構(gòu)的特征阻抗為本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種新概念寬帶圓極化天線，包括天線輻射單元、介質(zhì)基板、反射板及饋線，所述饋線與天線輻射單元連接，所述天線輻射單元蝕刻在介質(zhì)基板上，其特征在于，所述介質(zhì)基板通過支撐結(jié)構(gòu)水平固定在反射板的上方，所述天線輻射單元包括兩個彎折振子、兩個寄生單元、共面微帶線及T型微帶線饋電結(jié)構(gòu)，所述兩個彎折振子、兩個寄生單元及共面微帶線蝕刻在介質(zhì)基板的背面，所述T型微帶線饋電結(jié)構(gòu)蝕刻在介質(zhì)基板的正面，所述兩個彎折振子關(guān)于介質(zhì)基板中心對稱，所述共面微帶線設(shè)置在介質(zhì)基板的中軸線，由兩個寬縫共面微帶線及窄縫微帶線構(gòu)成，所述兩個寬縫共面微帶線分別給兩個彎折振子饋電,所述彎折振子是非中心饋電結(jié)構(gòu)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種新概念寬帶圓極化天線，包括天線輻射單元、介質(zhì)基板、反射板及饋線，所述饋線與天線輻射單元連接，所述天線輻射單元蝕刻在介質(zhì)基板上，其特征在于，所述介質(zhì)基板通過支撐結(jié)構(gòu)水平固定在反射板的上方，所述天線輻射單元包括兩個彎折振子、兩個寄生單元、共面微帶線及T型微帶線饋電結(jié)構(gòu)，所述兩個彎折振子、兩個寄生單元及共面微帶線蝕刻在介質(zhì)基板的背面，所述T型微帶線饋電結(jié)構(gòu)蝕刻在介質(zhì)基板的正面，所述兩個彎折振子關(guān)于介質(zhì)基板中心對稱，所述共面微帶線設(shè)置在介質(zhì)基板的中軸線，由兩個寬縫共面微帶線及窄縫微帶線構(gòu)成，所述兩個寬縫共面微帶線分別給兩個彎折振子饋電,所述彎折振子是非中心饋電結(jié)構(gòu)；兩個寄生單元分別共面嵌套在兩個彎折振子水平部分內(nèi)，并與寬縫共面微帶線連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新概念寬帶圓極化天線，其特征在于，所述彎折振子具體包括彎折振子水平部分及彎折振子垂直部分，彎折振子水平部分及彎折振子垂直部分的夾角為90度，所述彎折振子的長度為0.6λ～1λ，所述彎折振子水平部分的長度與彎折振子垂直部分的長度...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李融林，潘利軍，崔悅慧，
申請(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44