一種寬帶圓極化天線制造技術

本發明專利技術提供了一種寬帶圓極化天線，包括平行于水平面的金屬地板，金屬地板的一組相鄰的邊以及與該組相鄰的邊相對的另一組相鄰的邊上均設有L形的金屬圍欄；兩金屬圍欄之間形成兩個缺口，且該兩個缺口在水平面內呈180°旋轉對稱；金屬地板的中部固定有兩個相對的垂直金屬片，且該兩個垂直金屬片在水平面內呈180°旋轉對稱；每個垂直金屬片的上端連接有一水平金屬片，水平金屬片包括與金屬地板相平行的水平片體以及從水平片體的一端延伸出的半橢圓弧面；兩個水平金屬片在水平面內呈180°旋轉對稱；兩個垂直金屬片之間設有Γ型饋線。本發明專利技術結構簡單，能夠產生圓極化波，并具有很寬的阻抗帶寬和軸比帶寬，以及高增益和穩定的遠場輻射方向圖。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于微波天線
，具體涉及無線通信領域中的一種寬帶圓極化天線。
技術介紹
隨著無線技術的高速發展，具有各種功能的天線技術得到了廣泛的發展。目前的各類天線大多為線極化天線，這類天線通常結構簡單，易于實現，但其在實際應用中常常受天線方位和多徑效應的限制。由于圓極化天線可以接收任意極化的來波和減少多徑效應，因而受到了極大的關注。深圳大學在其申請的專利“一種圓極化交叉偶極子天線及其制備方法”(申請號：201310420597.0，公開號：103474765A)中提出了一種基于交叉偶極子的圓極化天線。交叉偶極子印刷在介質基板的兩個面上，由兩個3/4環連接，產生具有90°相差的正交電場，實現了易加工，性能穩定的特點。該天線仍然存在的不足之處是，天線增益較低，軸比帶寬較窄，難以滿足實際需求。電子科技大學在其申請的專利“一種實現寬波束的圓極化微帶天線”(申請號：201210135717.8，公開號：102637956B)中提出了實現寬波束的圓極化微帶天線。該天線包括介質基片、圓極化微帶貼片、饋電同軸接頭，圓極化微帶貼片印制在介質基片的一面，饋電同軸接頭設置在介質基片的另一面，以及4個金屬柱。該天線實現了低剖面和寬波束的圓極化設計。該天線仍然存在的不足之處是，天線帶寬極窄，難以應對目前的多領域需求。綜上所述，目前圓極化天線主要面臨兩個問題，1.現有的圓極化天線帶寬普遍較窄，難以滿足多種實際應用需求。2.現有的圓極化天線增益較低，通信距離受限。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服上述現有技術中存在的問題，提供一種高增益的寬帶圓極化天線，以獲得較寬的圓極化帶寬及較高的增益和穩定的輻射方向圖。本專利技術的技術方案是：一種寬帶圓極化天線，包括平行于水平面的呈矩形形狀的金屬地板，所述金屬地板的一組相鄰的邊以及與該組相鄰的邊相對的另一組相鄰的邊上均設有L形的金屬圍欄；兩金屬圍欄的相鄰端頭之間不相接，使兩金屬圍欄之間形成兩個缺口，且該兩個缺口在水平面內呈180°旋轉對稱；所述金屬地板的中部固定有兩個相對的沿垂直方向的垂直金屬片，且該兩個垂直金屬片在水平面內呈180°旋轉對稱；每個垂直金屬片的上端連接有一水平金屬片，所述水平金屬片包括與金屬地板相平行的水平片體以及從水平片體的一端延伸出的平行于金屬地板的半橢圓弧面；所述半橢圓弧面包括兩個相對的直邊和兩個相對的半橢圓曲線邊，所述半橢圓弧面的一個直邊與水平片體相接；所述的兩個水平金屬片在水平面內呈180°旋轉對稱；所述的兩個垂直金屬片之間設有Γ型饋線。上述半橢圓曲線邊的橢圓長軸與橢圓短軸之比≥2。上所述半橢圓弧面從水平片體的與垂直金屬片相垂直的邊上延伸出。上述水平片體上相對于半橢圓弧面的一端設有切角。所述半橢圓曲線邊的橢圓長軸平行于任一垂直金屬片所在的平面。上述金屬圍欄由垂直于金屬地板的金屬板構成。上述金屬地板、金屬圍欄、水平金屬片以及垂直金屬片均由銅、鋁或銀材料制成。本專利技術的有益效果：與現有技術相比，本專利技術具有以下優點：第一，由于本專利技術使用了旋轉對稱結構實現了圓極化，克服了現有技術存在的帶寬過窄，結構復雜的問題，使得本專利技術具有較寬的阻抗帶寬和軸比帶寬，并且天線由單端口饋電，結構簡單。第二，由于本專利技術使用了有缺口的金屬圍欄，克服了現有技術存在的增益低，方向圖差的問題，使得本專利技術具有較高的增益和穩定的方向圖。以下將結合附圖對本專利技術做進一步詳細說明。附圖說明圖1為本專利技術的結構示意圖；圖2為本專利技術的俯視圖；圖3為本專利技術的回波損耗仿真實驗數據圖；圖4為本專利技術的增益仿真實驗數據圖；圖5為本專利技術的軸比仿真實驗數據圖；圖6(a)為本專利技術在1.8GHz phi＝0°平面的輻射方向圖；圖6(b)為本專利技術在1.8GHz phi＝90°平面的輻射方向圖；圖7(a)為本專利技術在2.7GHz phi＝0°平面的輻射方向圖；圖7(b)為本專利技術在2.7GHz phi＝90°平面的輻射方向圖；圖8(a)為本專利技術在3.5GHz phi＝0°平面的輻射方向圖；圖8(b)為本專利技術在3.5GHz phi＝90°平面的輻射方向圖；附圖標記說明：1、水平金屬片；2、垂直金屬片；3、Γ型饋線；4、金屬地板；5、金屬圍欄；6、缺口；1-1、水平片體；1-2、半橢圓弧面。具體實施方式實施例1：參照圖1及圖2，本專利技術提供了一種寬帶圓極化天線，包括平行于水平面的呈矩形形狀的金屬地板4，所述金屬地板4的一組相鄰的邊以及與該組相鄰的邊相對的另一組相鄰的邊上均設有L形的金屬圍欄5；兩金屬圍欄5的相鄰端頭之間不相接，使兩金屬圍欄5之間形成兩個缺口6，且該兩個缺口6在水平面內呈180°旋轉對稱；所述金屬地板4的中部固定有兩個相對的沿垂直方向的垂直金屬片2，且該兩個垂直金屬片2在水平面內呈180°旋轉對稱；每個垂直金屬片2的上端連接有一水平金屬片1，所述水平金屬片1包括與金屬地板4相平行的水平片體1-1以及從水平片體1-1的一端延伸出的平行于金屬地板4的半橢圓弧面1-2；所述半橢圓弧面1-2包括兩個相對的直邊和兩個相對的半橢圓曲線邊，所述半橢圓弧面1-2的一個直邊與水平片體1-1相接；所述的兩個水平金屬片1在水平面內呈180°旋轉對稱；所述的兩個垂直金屬片2之間設有Γ型饋線3。本實施例結構簡單，能夠產生圓極化波，并具有很寬的阻抗帶寬和軸比帶寬，以及高增益和穩定的遠場輻射方向圖。由于使用了旋轉對稱結構實現了圓極化，克服了現有技術存在的帶寬過窄，結構復雜的問題，使得本專利技術具有較寬的阻抗帶寬和軸比帶寬，并且天線由單端口饋電，結構簡單。由于使用了有缺口的金屬圍欄，克服了現有技術存在的增益低，方向圖差的問題，使得本實施例具有較高的增益和穩定的方向圖。實施例2:在實施例1的基礎上，所述半橢圓曲線邊的橢圓長軸與橢圓短軸之比≥2。所述半橢圓弧面1-2從水平片體1-1的與垂直金屬片2相垂直的邊上延伸出。所述水平片體1-1上相對于半橢圓弧面1-2的一端設有切角，所切掉的切角形狀可以為三角形，矩形或扇形；切角不同的形狀和尺寸對天線的軸比(即空間某一點處天線輻射的電磁波在兩個正交方向上的電場分量的幅度之比)有一定的影響，經過不斷的仿真優化，最終選擇如圖1和圖2所示的類三角形狀切角，可以獲得最優的軸比帶寬性能。所述半橢圓弧面1-2的半橢圓曲線邊朝遠離金屬地板4中心的方向凸起。所述半橢圓曲線邊的橢圓長軸平行于任一垂直金屬片2所在的平面。所述金屬圍欄5由垂直于金屬地板4的金屬板構成。所述金屬地板4、金屬圍欄5、水平金屬片1以及垂直金屬片2均由銅、鋁或銀材料制成。本專利技術的圓極化天線頻帶的中心頻率為2.64GHz時所采用的一個實例的各結構尺寸如下：其中每個水平金屬片末端延伸出包括2個相對的直邊和2個相對的半橢圓曲線邊的半橢圓弧面，其半橢圓曲線邊的橢圓長軸與橢圓短軸之比為2，兩個水平金屬片在水平面內呈180°旋轉對稱。水平金屬片的間距為17mm，與金屬地板的距離為30mm。垂直金屬片為長方形，尺寸為49mm×30mm，在水平面內呈180°旋轉對稱設置，連接于水平金屬片和金屬底板之間。金屬地板為長方形，尺寸為180mm×145mm。金屬圍欄的2個缺口由互相垂直的兩個不同的方形缺口構成，其中，圍欄長邊上的方形缺口尺寸為30mm×30mm，短邊上的方形缺口尺寸為30mm×17mm本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種寬帶圓極化天線，其特征在于，包括平行于水平面的呈矩形形狀的金屬地板(4)，所述金屬地板(4)的一組相鄰的邊以及與該組相鄰的邊相對的另一組相鄰的邊上均設有L形的金屬圍欄(5)；兩金屬圍欄(5)的相鄰端頭之間不相接，使兩金屬圍欄(5)之間形成兩個缺口(6)，且該兩個缺口(6)在水平面內呈180°旋轉對稱；所述金屬地板(4)的中部固定有兩個相對的沿垂直方向的垂直金屬片(2)，且該兩個垂直金屬片(2)在水平面內呈180°旋轉對稱；每個垂直金屬片(2)的上端連接有一水平金屬片(1)，所述水平金屬片(1)包括與金屬地板(4)相平行的水平片體(1?1)以及從水平片體(1?1)的一端延伸出的平行于金屬地板(4)的半橢圓弧面(1?2)；所述半橢圓弧面(1?2)包括兩個相對的直邊和兩個相對的半橢圓曲線邊，所述半橢圓弧面(1?2)的一個直邊與水平片體(1?1)相接；所述的兩個水平金屬片(1)在水平面內呈180°旋轉對稱；所述的兩個垂直金屬片(2)之間設有Γ型饋線(3)。

【技術特征摘要】
1.一種寬帶圓極化天線，其特征在于，包括平行于水平面的呈矩形形狀的金屬地板(4)，所述金屬地板(4)的一組相鄰的邊以及與該組相鄰的邊相對的另一組相鄰的邊上均設有L形的金屬圍欄(5)；兩金屬圍欄(5)的相鄰端頭之間不相接，使兩金屬圍欄(5)之間形成兩個缺口(6)，且該兩個缺口(6)在水平面內呈180°旋轉對稱；所述金屬地板(4)的中部固定有兩個相對的沿垂直方向的垂直金屬片(2)，且該兩個垂直金屬片(2)在水平面內呈180°旋轉對稱；每個垂直金屬片(2)的上端連接有一水平金屬片(1)，所述水平金屬片(1)包括與金屬地板(4)相平行的水平片體(1-1)以及從水平片體(1-1)的一端延伸出的平行于金屬地板(4)的半橢圓弧面(1-2)；所述半橢圓弧面(1-2)包括兩個相對的直邊和兩個相對的半橢圓曲線邊，所述半橢圓弧面(1-2)的一個直邊與水平片體(1-1)相接；所述的兩個水平金屬片(1)在水平面內呈...

【專利技術屬性】
技術研發人員：史琰，康楷，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61