【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于天線，涉及一種基于幾何中心饋電的圓極化貼片天線及天線陣列。
技術介紹
1、隨著社會的發展，人們對于通信系統的功能要求日益提高，在眾多應用場景中，相控陣天線能夠動態調整波束方向，進行多目標跟蹤，成為一種必然選擇。在通信領域，為保證合作用戶在不同姿態下的信號能夠連續正常互聯，天線通常選擇圓極化工作模式，圓極化天線能夠處理多種復雜情況下信號的傳輸，抵抗多徑干擾，應用場景更廣。因此，相較于常規的線性極化雷達相控陣，圓極化相控陣天線能夠實現高增益、波束靈活掃描和賦形，具有優越的天線特性，同時還需要滿足天線的低軸比要求，以減少系統極化失配損失。
2、在構建圓極化相控陣的過程中，為實現良好的低軸比性能，需要對天線單元進行優化，以獲得寬帶、寬角低交叉極化性能。但是實際工程中很難實現這一目標，尤其是在寬帶寬角掃描情況下。由于天線的極化模式與工作頻率密切相關，當頻率范圍增大時，不同頻率的信號會導致天線的輻射模式和極化狀態發生變化，天線軸比會快速惡化，難以保持低軸比要求。現有技術通常會將陣列中單元天線按一定規律旋轉布局，獲得空間圓極化場平均效益，以此達到改善和提升整體陣列天線軸比等性能。如申請公開號為cn118738881a的專利技術專利，公開了一種寬角低軸比四饋雙圓極化天線單元及雙圓極化天線，采用了中心旋轉對稱結構實現輻射層，改善了圓極化天線的軸比，保證了陣列天線方向圖的對稱性；利用功分器和3db電橋實現了左、右旋圓極化天線單元四點旋轉、鏡像對稱饋電，提高了雙圓極化在寬角內的軸比指標特性。
3、圓極化天線單元包
技術實現思路
1、本專利技術的技術方案用于解決現有的圓極化相控陣天線存在設計復雜、成本高、系統損耗高以及輻射效率低的問題。
2、本專利技術是通過以下技術方案解決上述技術問題的：
3、一種基于幾何中心饋電的圓極化貼片天線，包括從上至下平行排列的第一介質層、第二介質層、第三介質層和金屬板；
4、所述第一介質層的上表面設置有高頻圓形天線，所述高頻圓形天線的圓心與第一介質層的幾何中心重合；所述第三介質層的上表面設置有低頻環形天線，所述低頻環形天線的圓心與第三介質層的幾何中心重合；
5、所述第三介質層和金屬板的幾何中心均開設有金屬通孔，所述金屬板的下表面設置有饋電結構，所述饋電結構的內導體通過金屬通孔連接第三介質層的上表面，所述金屬板為正方形；所述第三介質層的上表面還設置有貼片功分器，所述貼片功分器設置在低頻環形天線的內環；所述貼片功分器包括第一功分支路、第二功分支路和電阻；所述第一功分支路的輸入端與第二功分支路的輸入端相交于金屬通孔；所述第一功分支路的輸出端與第二功分支路的輸出端分別連接低頻環形天線；
6、所述第一功分支路相對金屬板的中垂線偏離一定角度，第一功分支路的長度大于第二功分支路的長度，第一功分支路上的射頻信號與第二功分支路上的射頻信號幅度相同，水平極化和垂直極化的相位相差90°。
7、進一步地，所述第一功分支路包括依次連接的第一矩形微帶線、第一弧形微帶線、第二矩形微帶線、第二弧形微帶線和第三矩形微帶線；所述第二功分支路包括依次連接的第四矩形微帶線、第四弧形微帶線、第五矩形微帶線、第五弧形微帶線和第六矩形微帶線；所述第一矩形微帶線的輸入端與第四矩形微帶線的輸入端垂直并相交于金屬通孔，所述第一矩形微帶線、第一弧形微帶線、第二矩形微帶線分別與第四矩形微帶線、第四弧形微帶線、第五矩形微帶線沿角平分線對稱布置；所述電阻的一端連接第二矩形微帶線，電阻的另一端連接第五矩形微帶線，所述第二矩形微帶線與第五矩形微帶線平行布置；所述第二弧形微帶線的長度大于第五弧形微帶線的長度；所述第三矩形微帶線的輸出端與第六矩形微帶線的輸出端分別連接低頻環形天線。
8、進一步地，所述第一功分支路相對金屬板的中垂線偏離5°。
9、進一步地，所述金屬板的邊長為30mm。
10、進一步地，所述高頻圓形天線與低頻環形天線同軸，所述低頻環形天線通過電磁耦合將信號能量傳遞到高頻圓形天線，所述高頻圓形天線發射圓極化輻射信號。
11、進一步地，所述高頻圓形天線的半徑為9mm；所述低頻環形天線的內徑為4mm，外徑為6mm。
12、進一步地，所述第一介質層、第二介質層和第三介質層的介質材料相同，相對介電常數均為2.94，第一介質層的厚度為0.254mm，第二介質層的厚度為2mm，第三介質層的厚度為0.762mm。
13、進一步地，所述第二介質層為氣凝膠或空氣介質，相對介電常數為1.0，厚度為2mm；第一介質層和第三介質層的介質材料相同，相對介電常數均為2.94，第一介質層的厚度為0.254mm，第三介質層的厚度為0.762mm。
14、本專利技術還提供一種天線陣列，包括多個天線單元，所述天線單元為所述的基于幾何中心饋電的圓極化貼片天線。
15、本專利技術的優點在于：
16、(1)本專利技術將貼片功分器和低頻環形天線共層設置在第三介質層上，并將貼片功分器設置在低頻環形天線的內環空間，相較于傳統天線與功分器分層設計，能夠有效降低天線剖面高度，節省貼片天線的空間，提高天線口徑面積利用率，使天線整體結構更緊湊，降低制造成本。
17、(2)貼片功分器的兩條支路由于偏離角度的原因導致其中一條功分支路的微帶線長度大于另外一條功分支路，延長了功分支路的傳輸射頻信號的傳輸路徑，通過控制功分支路的傳輸路徑長度，保證在一定偏離角度下，水平極化和垂直極化的相位相差90°，由于三端口網絡能量平衡困難，通過在兩條功分支路之間增加電阻元件的形式來保證垂直極化和水平極化的幅度保持相等，滿足圓極化輻射條件，有效利用空間結構，完成能量分配。
18、(3)本專利技術將高頻圓形天線與低頻環形天線設置為同軸，能夠降低低頻天線與高頻天線之間的阻抗失配，能夠增強電磁場的重疊使得低頻環形天線更有效地將能量傳遞給高頻圓形天線，同軸設置能夠保持信號的相位一致，提高輻射效率和信號質量，確保高頻天線以預期的方式輻射信號，提高天線整體性能。此外，同軸設置在保證非必要的輻射方向和干擾的同時，能夠簡化天線結構，降低天線整體設計的復雜性，優化天線的輻射特性。
19、(4)在天線陣列中，可通過旋轉各天線單元至任意角度，以改善整體天線陣列的軸比本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于幾何中心饋電的圓極化貼片天線，其特征在于，包括從上至下平行排列的第一介質層、第二介質層、第三介質層和金屬板；
2.根據權利要求1所述的一種基于幾何中心饋電的圓極化貼片天線，其特征在于，所述第一功分支路包括依次連接的第一矩形微帶線、第一弧形微帶線、第二矩形微帶線、第二弧形微帶線和第三矩形微帶線；
3.根據權利要求2所述的一種基于幾何中心饋電的圓極化貼片天線，其特征在于，所述第一功分支路相對金屬板的中垂線偏離5°。
4.根據權利要求3所述的一種基于幾何中心饋電的圓極化貼片天線，其特征在于，所述金屬板的邊長為30mm。
5.根據權利要求1所述的一種基于幾何中心饋電的圓極化貼片天線，其特征在于，所述高頻圓形天線與低頻環形天線同軸，所述低頻環形天線通過電磁耦合將信號能量傳遞到高頻圓形天線，所述高頻圓形天線發射圓極化輻射信號。
6.根據權利要求5所述的一種基于幾何中心饋電的圓極化貼片天線，其特征在于，所述高頻圓形天線的半徑為9mm；所述低頻環形天線的內徑為4mm，外徑為6mm。
7.根據權利要求1所述的一種基
8.根據權利要求1所述的一種基于幾何中心饋電的圓極化貼片天線，其特征在于，所述第二介質層為氣凝膠或空氣介質，相對介電常數為1.0，厚度為2mm；第一介質層和第三介質層的介質材料相同，相對介電常數均為2.94，第一介質層的厚度為0.254mm，第三介質層的厚度為0.762mm。
9.一種天線陣列，其特征在于，包括多個天線單元，所述天線單元為權利要求1-8任一項所述的基于幾何中心饋電的圓極化貼片天線。
...【技術特征摘要】
1.一種基于幾何中心饋電的圓極化貼片天線，其特征在于，包括從上至下平行排列的第一介質層、第二介質層、第三介質層和金屬板；
2.根據權利要求1所述的一種基于幾何中心饋電的圓極化貼片天線，其特征在于，所述第一功分支路包括依次連接的第一矩形微帶線、第一弧形微帶線、第二矩形微帶線、第二弧形微帶線和第三矩形微帶線；
3.根據權利要求2所述的一種基于幾何中心饋電的圓極化貼片天線，其特征在于，所述第一功分支路相對金屬板的中垂線偏離5°。
4.根據權利要求3所述的一種基于幾何中心饋電的圓極化貼片天線，其特征在于，所述金屬板的邊長為30mm。
5.根據權利要求1所述的一種基于幾何中心饋電的圓極化貼片天線，其特征在于，所述高頻圓形天線與低頻環形天線同軸，所述低頻環形天線通過電磁耦合將信號能量傳遞到高頻圓形天線，所述高頻圓形天線發射圓極化輻射信號。
6.根據權利要求5所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：倪弘利，汪偉，鄭治，羅彥彬，唐祥福，余超，王爍，趙磊，
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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