本發明專利技術公開一種圓極化金屬腔體天線、陣列及制備方法，屬于天線技術領域，包括一分四金屬饋電網絡和四個象限輻射單元，象限輻射單元包括輻射腔體、諧振金屬塊和L型金屬條，兩諧振金屬塊對稱布置于輻射腔體內，輻射腔體采用金屬制備，各輻射腔體內電場分布相同且各輻射腔體上開設有耦合縫；每個輻射腔體上方開有四個輻射孔，L型金屬條位于輻射孔內，位于順時針方向上的相鄰象限輻射單元內的L型金屬條為順時針旋轉90度后對稱布置。天線的圓極化功能通過旋轉L型金屬條來實現，去掉了常規的圓極化器的結構，大大降低了天線的剖面高度。大大降低了天線的剖面高度。大大降低了天線的剖面高度。
【技術實現步驟摘要】
圓極化金屬腔體天線、陣列天線及其制備方法
[0001]本專利技術涉及天線
，具體涉及一種圓極化金屬腔體天線、陣列天線及其制備方法。
技術介紹
[0002]圓極化天線是一種發射和接收圓極化波的天線，基于圓極化波的特性，圓極化天線具有移動性強、抗多徑衰落、受法拉第影響小等優勢，已經廣泛應用于移動通信、衛星通信、全球定位系統(Global Positioning System，GPS)、射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)、無線局域網(Wireless Local Area Networks，WLAN)、直接廣播電視接收系統(Digital Broadcast Satellite，DBS)、無線傳感器及無線功率傳輸等領域。
[0003]常見的圓極化微帶天線實現方式主要有三種：
[0004]第一種是單元級實現，通過合適的饋電方式實現雙圓極化的性能，再將對應的天線單元周期性排列組陣。可參考相關文獻Hao
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Chun Tung and Kin
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Lu Wong,A compact dual
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polarizedpatch antenna for1800MHz band operation[J].Microwave Opt.Tech.Lett.Vol.29,2001,April 5,1
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2。
[0005]第二種是陣列級實現，即通過旋轉天線單元，實現相鄰單元之間的相位差，從而實現天線單元的圓極化輻射性能。可參考相關文獻Huang,J..A technique for an array to generate circular polarization with linearly polarized elements[J].IEEE trans.Antennas and propagation,vol.AP
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34,No.9,pp.1113
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1124,Sep.1986.
[0006]第三種為混合模式，即將以上兩種實現方式組合，以實現更優的電性能。
[0007]上述微帶天線都存在結構復雜，加工難，易變形、層間脫離熱傳導性能低差；加工成天線陣之后自身結構強度低；制造方法復雜成本高等問題。
[0008]圓極化波導天線由于具有體積小、結構緊湊、機械強度好、可靠性高、使用壽命長等優點，并且通過控制波導內的工作模式，實現圓極化的要求。同時縮小腔體尺寸，減輕重量，因此成為上述雷達天線的優選方案之一。
[0009]相關技術中，隔板式圓極化天線具有頻帶寬、軸比小、圓極化端口隔離度高及體積小的特點，近十幾年來得到廣泛應用。1973年，Ming Hui Chen和G.N.Tsandoulas基于奇偶模理論設計出了S頻段的隔板式圓極化器。類似的，Xing Wang,Xiao dong Huang,Xiuhua Jin.Novel Square/Rectangle Waveguide Septum Polarizer,2016ICUWB,2016.10提出一種新型的波導圓極化器。但為了實現較好的圓極化性能，其隔板剖面高度通常大于一個波長，剖面高度較高。
[0010]申請公布號為CN107394367A的中國專利技術專利申請，公開了一種毫米波半模基片集成波導圓極化天線單元及陣列天線，包括單元本體，所述單元本體包括依次堆疊的輻射層單元、第一介質層單元、饋電層單元、第二介質層單元和金屬接地層單元，在所輻射層單元上設有能產生90
°
相位差的縫隙結構；所述饋電層單元包括阻抗變換線，所述阻抗變換線與縫隙結構對應設置；在所述單元本體上設有與縫隙結構配合的半模基片集成波導諧振腔；
所述縫隙結構與半模基片集成波導諧振腔的諧振頻率為f1，所述阻抗變換線與縫隙結構耦合的頻率為f2。
[0011]但該天線單元是半模片集成波導，是根據波導的工作模式采用微帶板加工出來的類似波導的結構，而并非金屬波導。
技術實現思路
[0012]本專利技術所要解決的技術問題在于如何降低圓極化天線的剖面高度。
[0013]本專利技術通過以下技術手段實現解決上述技術問題的：
[0014]一方面，本專利技術提出了一種圓極化金屬腔體天線，包括一分四金屬饋電網絡和四個象限輻射單元，所述象限輻射單元包括輻射腔體、諧振金屬塊和L型金屬條，兩諧振金屬塊對稱布置于輻射腔體內，輻射腔體采用金屬制備，各輻射腔體內電場分布相同且各輻射腔體上開設有耦合縫；
[0015]每個輻射腔體上方開有四個輻射孔，L型金屬條位于輻射孔內，位于順時針方向上的相鄰象限輻射單元內的L型金屬條為順時針旋轉90度后對稱布置。
[0016]本專利技術采用金屬波導一分四的饋電網絡對四個象限輻射單元中的輻射腔體進行饋電，且四個諧振腔內部電場一致，在四個輻射腔體的上部開輻射孔，L型金屬條位于輻射孔內，位于順時針方向上的相鄰象限輻射單元內的L型金屬條為順時針旋轉90度后對稱布置，即每個象限有四個基本輻射天線單元，每次的旋轉使四個象限內的基本輻射天線單元的相位與上一個象限內的基本輻射天線單元存在90度的相位差，用于實現圓極化天線。該天線的圓極化功能通過旋轉L型金屬條來實現，去掉了常規的圓極化器的結構，大大降低了天線的剖面高度。
[0017]進一步地，所述一分四金屬饋電網絡包括一分四金屬饋電波導和金屬探針，一分四金屬饋電波導下方布置有校正波導，金屬探針的頂部與一分四金屬饋電波導接觸、底部與天線的外部腔體接觸，校正波導上開設有校正耦合孔，且校正波導與一分四金屬饋電波導的尺寸相同。
[0018]進一步地，所述金屬探針采用偏置饋電。
[0019]進一步地，所述金屬探針的插槽為駐波匹配模塊。
[0020]進一步地，所述金屬探針的頂部為膨脹蓮花頭結構。
[0021]進一步地，所述輻射孔的尺寸為0.5λ
×
0.5λ，λ為中心頻率的波長。
[0022]進一步地，所述L型金屬條的厚度為2mm，L型金屬條的兩臂長分別為1/3λ和3/10λ。
[0023]進一步地，所述天線為方形結構，尺寸為3.3λ
×
3.3λ。
[0024]此外，本專利技術還提出了一種圓極化金屬腔體天線陣列，包括至少兩個如上所述的圓極化金屬腔體天線，相鄰所述圓極化金屬腔體天線的相鄰側壁為共用的金屬壁。
[0025]此外，本專利技術還提出一種圓極化金屬腔體天線的制備方法，用于制備如上所述的圓極化金屬腔體天線，所述方法包括：
[0026]基于頻率范圍、結構限制的空間范圍和最低頻率下的主模傳輸要求，確定所述一分四金屬饋電網絡的截面尺寸；
[0027]基于等功分和駐波的要求，確定所述一分四金屬饋電網絡中的駐波匹配模塊的尺寸；
[0028]基于腔體的諧振模式確定所述耦合縫的尺寸，以及根據天線的軸比，確定所述L型金屬條的尺寸；
[0029]基于所述一分本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種圓極化金屬腔體天線，其特征在于，包括一分四金屬饋電網絡(10)和四個象限輻射單元(20)，所述象限輻射單元(20)包括輻射腔體(21)、諧振金屬塊(22)和L型金屬條(23)，兩諧振金屬塊(22)對稱布置于輻射腔體(21)內，輻射腔體(21)采用金屬制備，各輻射腔體(21)內電場分布相同且各輻射腔體(21)上開設有耦合縫(211)；每個輻射腔體(21)上方開有四個輻射孔(24)，L型金屬條(23)位于輻射孔(24)內，位于順時針方向上的相鄰象限輻射單元(20)內的L型金屬條(23)為順時針旋轉90度后對稱布置。2.如權利要求1所述的圓極化金屬腔體天線，其特征在于，所述一分四金屬饋電網絡(10)包括一分四金屬饋電波導(11)和金屬探針(12)，一分四金屬饋電波導(11)下方布置有校正波導(13)，金屬探針(11)的頂部與一分四金屬饋電波導(11)接觸、底部與天線的外部腔體接觸，校正波導(13)上開設有校正耦合孔(131)，且校正波導(13)與一分四金屬饋電波導(11)的尺寸相同。3.如權利要求2所述的圓極化金屬腔體天線，其特征在于，所述金屬探針(12)采用偏置饋電。4.如權利要求2所述的圓極化金屬腔體天線，其特征在于，所述金屬探針(12)的插槽(121)為駐波匹配模塊。5.如權利要求2所述的圓極化金屬腔體天線，其特征在于，所述金屬探針(12)的頂部為膨脹蓮花頭結構。6.如權利要...
【專利技術屬性】
技術研發人員：章廣林，張洪濤，孫桂林，饒玉如，閆飛，董坤，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第三十八研究所，
類型：發明
國別省市：
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