[发明专利]一种低比吸收率的圆极化可共形天线及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及天线技术领域，更具体地，涉及一种低比吸收率的圆极化可共形天线即制作方法。

背景技术

天线是无线通信设备中发出和接收无线信号的重要器件。随着移动通信的飞速发展，以及可共形设备越来越多的应用在日常生活和军事中，对天线的设计要求也在不断提高。对于可共形设备中的天线，要求其具有较小的尺寸，与人体表面共形时保证一定的工作性能，并且尽量降低对人体的电磁辐射，减小天线的比吸收率。天线的极化一般包括线极化和圆极化，考虑到天线随人体在空间中位置变换不定，采用圆极化天线能够在一定程度上保持设备信号的稳定性。一般通过对馈电端口或是天线结构的设计来使得天线上的电流在正交方向上满足一定的相位关系，从而实现圆极化辐射。超表面或频率选择表面由于具有不同于一般媒质的特殊的电磁特性，常加入到天线的设计中，用以改善天线的某些工作特性。高阻抗表面是其中一种，通常由统一尺寸的单元表面结构组阵构成。通过调节单元结构的尺寸及单元间距可以控制正入射的电磁波的反射相位，从而与全向天线组合可以实现具有低剖面的定向天线。天线设计中加入有特殊电磁特性的复合材料，可以用于减小天线尺寸或增加工作带宽等。将具有较高的介电常数和大于1的磁导率的复合材料用作天线的基板时，根据慢波原理，可以减小天线的尺寸。本发明采用的复合材料在工作频带内相对介电常数为12，相对磁导率为2.7。由于材料具有一定损耗，故放置在天线和人体之间，虽然会降低天线的增益，但是可以在减小整个天线的尺寸的同时，吸收天线辐射向人体的电磁波。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的低比吸收率的圆极化可共形天线及制作方法，通过双正交偶极子实现圆极化，同时加入复合材料和高阻抗表面对天线的辐射特性进行控制，利用复合材料较高的电磁参数来减小天线整体的尺寸，并配合高阻抗表面降低天线的背向辐射，降低比吸收率，同时增加天线的定向辐射。

根据本发明的一个方面，提供一种低比吸收率的圆极化可共形天线，包括用于激励电磁波的天线振子以及与天线振子相贴合的用于反射电磁波的阻抗结构。

作为优选的，所述天线振子为圆极化天线振子，包括两个正交连接的偶极子。

作为优选的，所述每个偶极子包括两个谐振臂，所述谐振臂一侧设有终端加载部，所述每个谐振臂都为弯折结构，所述终端加载部为弧形结构。

作为优选的，所述两个偶极子的连接点处设有馈电点，所述每个偶极子的两个谐振臂连接所述馈电点且在馈电点处呈中心对称。

作为优选的，还包括第一柔性材料层，所述天线振子设于第一柔性材料层一侧表面，所述第一柔性材料层的另一侧接触高阻抗表面的金属单元结构。

作为优选的，所述阻抗结构包括依次层叠的金属单元层、第二柔性材料层、柔性复合材料层和金属底板层，所述金属单元层另一侧层叠第一柔性材料层。

作为优选的，所述第一柔性材料层和第二柔性材料层为柔性PE材料；所述第一柔性材料层、第二柔性材料层和柔性复合材料层厚度均为2mm。

一种低比吸收率的圆极化可共形天线制作方法，包括以下步骤：

S1、制作正交的双偶极子天线；

S2、制作阻抗结构；

S3、将双偶极子天线和阻抗结构贴合。

作为优选的，其特征在于，所述步骤S1具体包括：将两个偶极子正交摆放，调整尺寸参数和工作频段，使两个偶极子上的电流分布相差90°相位，将四个谐振臂连接起来，并在连接点进行馈电。

作为优选的，其特征在于，所述步骤S3还包括：对天线进行调试，微调偶极子谐振臂的长度和终端加载部的宽度，对天线回波损耗和极化特性进行调整。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过双正交偶极子实现圆极化，同时加入复合材料和高阻抗表面对天线的辐射特性进行控制。偶极子易于设计和制作加工，并可以通过对偶极子谐振臂的合理弯折来减小天线尺寸。利用结合复合材料较高的电磁参数来减小天线整体的尺寸，并配合高阻抗表面降低天线的背向辐射，降低比吸收率，同时增加天线的定向辐射。

附图说明

图1为本发明实施例中圆极化天线结构框图；

图2为本发明实施例中正交双偶极子天线振子结构框图；

图3位本发明实施例中制作方法流程图；

图4为本发明实施例中阻抗结构的金属单元对正入射波的反射相位和工作频率变化示意图；

图5位本发明实施例中回波损耗和工作频率变化示意图；

图6为本发明实施例中轴比和工作频率变化示意图；