[发明专利]一种奇偶模工作的小型宽带圆极化天线

说明书

一种奇偶模工作的小型宽带圆极化天线，包括：金属振子，其上有1个开路槽和2个馈电点，它是天线辐射的主体；馈电层，其用于在两个馈电点产生等幅90°相位差的激励信号；以及，两根金属探针，其用于连接馈电层和金属振子的馈电点。当激励信号共模馈电时，可以激励起平面倒F天线模式；当激励信号差模馈电时，可以激励起槽天线模式。两种工作模式的极化正交，且由馈电层给共模和差模激励信号提供90°相位差，就可以得到宽带圆极化的辐射特性。其创新包括：1)通过一块开槽的短路金属振子产生两种正交极化的四分之一波长谐振模式；2)两种工作模式共用辐射口面，提高口面利用率。本发明可以实现小型、低剖面、宽带、高效率、低成本的圆极化特性。

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及圆极化天线，特别涉及一种奇偶模工作的小型宽带圆极化天线。

背景技术

电磁波的极化，是指电磁波在运动过程中电场矢量的运动轨迹。根据极化的不同，可以将天线分为线极化天线、圆极化天线和椭圆极化天线。由于普通的线极化天线只有当发射天线与接收天线的极化一致且对准时才能接收最大能量，而在很多应用场景中，天线的位置往往是不断变化的，不能时刻保持对准状态，这样就会导致发射天线与接收天线的极化发生偏离，大大影响通信质量，甚至出现完全接收不到信号的“盲区”。而圆极化天线，由于它的极化一直处于对准状态，因此不需要考虑发射和接收天线的相对位置，因而被广泛地应用在了无线通信领域中，尤其是在弱散射环境中。

低频通信具有通信距离远、穿透性强等优点，被广泛地应用在医疗通信、车载雷达、遥测遥感等领域。然而由于其频率较低，波长较长，而天线的尺寸是与波长相比拟的，因此实现天线小型化在低频通信中是非常关键的技术。然而传统的小型圆极化天线往往面临阻抗带宽窄、轴比带宽窄、辐射效率低、剖面高、结构复杂、制作成本高等缺点，难以满足日常的通信需求。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于设计一种宽带、小型化、低剖面、高效率、低成本的圆极化天线单元。该天线由一个开槽的短路金属振子构成，通过等幅同相(共模)馈电和等幅反相(差模)馈电激励出两个不同的天线四分之一波长的谐振模式：平面倒F天线(PIFA)模式(偶模)和槽天线(奇模)模式。这两个模式的极化是正交的，再通过馈电网络给天线的共模激励和差模激励引入90度的相位差，这样就能在天线的正上方形成圆极化辐射的电磁波。通过调节天线尺寸使它的两个模式——PIFA模式和槽天线模式的辐射场的幅度与相位保持一致，就可以在宽带内维持天线的圆极化特性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种奇偶模工作的小型宽带圆极化天线，其特征在于，包括：

金属振子1，其上有Y向的开路槽2，开路槽2将金属振子1分为在X向保持连接的两部分，两部分上分别设置关于开路槽2对称的馈电点一3和馈电点二4；

馈电层5，用于产生等幅90°相位差的两路激励信号，其上有馈电点三8和馈电点四9，馈电点三8与馈电点一3对应并通过金属探针一6连接，馈电点四9与馈电点二4对应并通过金属探针二7连接。

当天线工作时，所述两路激励信号分别通过馈电点一3和馈电点二4激励金属振子1的极化正交的两个辐射模式，分别由金属振子1的X向开口和开路槽2向外辐射能量，产生圆极化辐射波。

所述金属振子1为弯折成直角的金属片，开路槽2也为直角弯折形状，开路槽2贯穿金属片的XY平面并向下延伸贯穿XZ平面的上部，金属振子1的两部分通过XZ平面中未被开路槽2贯穿的部分实现连接。

所述馈电层5位于金属振子1的下方，且金属振子1的XZ平面的底边焊接在馈电层5的正面。

所述馈电层5正面为金属地，背面为馈电网络。

所述开路槽2位于金属振子1的中央。