[发明专利]一种双频圆极化偶模环天线

说明书

本发明公开一种双频圆极化偶模环天线，包括介质基板、辐射单元和馈电单元，辐射单元和馈电单元分别设置于介质基板的顶层和底层，辐射单元包括非均匀环路和四根调谐枝节，非均匀环路整体呈矩形环状且内环呈正方形，调谐枝节分别设置于非均匀环路的外侧边；馈电单元包括两个关于馈电点呈中心对称分布的叉状偶极子单元，且每个叉状偶极子单元均包括主侧臂和主臂，两个主臂沿该对角线设置且相连，主侧臂垂直连接于主臂顶端，主侧臂的两端处分别连接有左侧臂和右侧臂。本发明具有结构简单，体积小，能够实现双频圆极化，有望于应用在导航等无线通信领域，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于微波技术领域，具体涉及一种双频圆极化偶模环天线。

背景技术

圆极化天线已成为天线领域的热门研究方向，它不仅可以接受任何形式的极化电磁波，并且任何形式的极化天线都能接收其辐射出的圆极化波。当应用到导航领域时，就可以避免因移动终端的翻转或其他空间运动引起的信息遗漏。由于这样的特点，一系列的圆极化天线已经被开发并用于卫星通信，射频识别(RFID)，无线局域网(WLAN)和全球定位系统(GPS)等。

根据各自的工作原理，传统的圆极化天线可以分为三种不同的类型。第一种是经典的行波螺旋天线。当螺旋线的圆周接近大约一个导波长时，激励轴向模式并产生端射圆偏振光束。第二个是交叉偶极子圆极化天线。一对正交偶极子以相同幅度和同相正交激励来实现圆极化辐射。第三个是微带贴片天线。使天线激励起两个幅度相等，相位相差90度的正交模，就能得到圆极化辐射。

目前导航系统的覆盖面愈加广泛，应用也更加繁多，为了能准确跟踪测量目标，采用单一频段的天线已经不能满足要求。并且，在Bluetooth，WLAN等领域都要求无线设备的天线具有双频，三频，甚至更多频共用一个天线。因此，双频甚至多频天线的研究具有重要的理论意义和研究价值。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种双频圆极化偶模环天线，通过调整四根调谐枝节的长度改变双频比，产生的两个频段具有固有的圆极化特性，因低频与高频自然边界条件是互换的，所以分别产生的圆极化特性也互为反旋。

技术方案：本发明一种双频圆极化偶模环天线，包括介质基板、辐射单元和馈电单元，辐射单元和馈电单元分别设置于介质基板的顶层和底层，所述辐射单元包括非均匀环路和四根调谐枝节，非均匀环路整体呈矩形环状(例如长方形或正方形)且内环呈正方形，调谐枝节分别设置于非均匀环路的外侧边；所述馈电单元包括两个关于馈电点呈中心对称分布的叉状偶极子单元(即两个叉状偶极子单元关于馈点作180°旋转)，且每个叉状偶极子单元均包括主侧臂和主臂，两个主臂沿该对角线设置且相连，主侧臂垂直连接于主臂顶端，主侧臂的两端处分别连接有左侧臂和右侧臂。

本发明在偶模谐振下，通过调整非均匀环路的相邻臂之间的相位差以及调谐枝节的位置，使其边界条件模式匹配实现双频圆极化辐射特性；通过修改调谐枝节的尺寸调整天线的一阶偶模与三阶偶模的双频比。

进一步的，所述两个叉状偶极子单元的结构和尺寸均相同；两个主臂之间通过反馈点(即馈电点)连接。

进一步的，所述非均匀环路的相对边的调谐枝节以馈电点呈中心对称分布；调谐枝节位于正方形内环的两根相邻边长度和的1/3和2/3的延伸处，即每条臂的三阶偶模电流零点处设置调谐枝节。

进一步的，所述非均匀环路的正方形内环的周长为低频段的0.8到1.2个波长。

进一步的，所述非均匀环路的相邻臂宽度的比例为1:1到8:1(例如当非均匀环路整体呈正方形且内环为正方形时，此时相邻两臂的比例为1:1)。

为双向圆极化效果，通过改变调谐枝节的长度而调节高频点频率，所述调谐枝节的长度为低频段中心频率的0到1/3个波长。

进一步的，所述介质基板的介电常数为2到20。