[发明专利]一种宽带高效率高增益圆极化阵列天线

说明书

本发明属于毫米波天线领域，提供一种宽带高效率高增益圆极化阵列天线，适用于太赫兹频段无线通信系统；本发明包括宽带圆极化子阵天线单元和宽带馈电网络，宽带圆极化子阵天线单元包括子阵列馈电网络、互补移相器及辐射单元，子阵列馈电网络包括馈电结构、功分耦合腔结构以及设于功分耦合腔结构上表面的耦合缝隙，功分耦合腔结构为四角均带切角的正方形腔体、四边的中心均设置微扰结构，每个切角位置对应开设一个耦合缝隙、作为双极化输出端口，输出端口上连接互补移相器，互补移相器输出端连接辐射单元。本发明天天线采用宽带功分器结构和宽带移相器结构从而具有很宽的轴比带宽(大于28.5％)和驻波带宽(大于28.5％)。

技术背景

本发明属于毫米波天线领域，特别涉及一种宽带高效率高增益圆极化阵列天线。

背景技术

随着通信容量逐步提高，通信系统的工作带宽及其信噪比要求也随之提升；天线作为无线通信系统的关键器件，对通信系统的整体性能起决定性作用，例如：天线的极化纯度和增益直接影响系统信噪比。目前，设计应用于太赫频段的天线主要是贴片阵列天线和平面反射阵列天线，由于在太赫兹频段介质基板损耗增大，贴片阵列天线难于用于设计高增益阵列天线；同时，反射阵列天线存在难于提升口径效率和馈源天线位置安装精度等问题。空气波导集成喇叭阵列天线不存在介质基片损耗并且物理结构简单适合运用于太赫兹频段；由于通信信道的影响，通信系统的线极化天线存在很大的极化损耗，采用圆极化天线可以降低极化损耗。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术的不足之处，提供一种宽带高效率高增益圆极化阵列天线，适用于太赫兹频段无线通信系统；本发明基于宽带圆极化子阵天线和宽带馈电网络实现阵列天线；其技术方案为：

一种宽带高效率高增益圆极化阵列天线，包括宽带圆极化子阵天线单元和宽带馈电网络，其特征在于，所述宽带圆极化子阵天线单元，包括子阵列馈电网络(11)、互补移相器(12)及辐射单元(13)，所述子阵列馈电网络(11)包括馈电结构(111)、功分耦合腔结构(112)以及设于功分耦合腔结构上表面的耦合缝隙(113)，所述馈电结构(111)连接于功分耦合腔结构下表面；所述功分耦合腔结构为四角均带切角的正方形腔体、四边的中心均设置微扰结构，每个切角位置对应开设一个耦合缝隙(113)、作为双极化输出端口，耦合缝隙(113)经匹配结构与输出波导相连，所述输出波导上连接互补移相器(12)，所述互补移相器(12)包括-45度移相器(122)和+45度移相器(121)、双极化输出端口分别连接-45度移相器(122)和+45度移相器(121)；互补移相器输出端连接辐射单元(13)；所述宽带馈电网络连接所述子阵列馈电网络中馈电结构(111)。

本发明的有益效果在于：提供宽带高效率高增益圆极化阵列天线，基于低损耗的空气金属波导结构适用于太赫兹频段，并且天线具有很强的可扩展性易于设计高增益阵列天线；天线采用宽带功分器结构和宽带移相器结构从而具有很宽的轴比带宽(大于28.5％)和驻波带宽(大于28.5％)。

附图说明

图1是本发明的子阵列功分结构示意图；

图2是本发明的子阵功分结构的耦合腔俯视图；

图3是本发明的圆极化子阵列XOZ剖面图；

图4是本发明的圆极化子阵列YOZ剖面图；

图5是本发明的8×8宽带圆极化阵列天线的馈电网络；

图6是本发明的8×8宽带圆极化阵列天线整体结构图；

图7是本发明的8×8宽带圆极化阵列天线的增益与轴比；

图8是本发明的8×8宽带圆极化阵列天线的反射系数。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。