[实用新型]C波段的小型化宽带宽波束圆极化微带天线

说明书

本实用新型公开一种C波段的小型化宽带宽波束圆极化微带天线，由自上而下依次叠放相贴设置的介质腔体层、寄生层、连接层、辐射层和馈电层组成。通过双点馈电实现圆极化，馈电网络采用一分二的幅度相等、相位相差90°的威尔金森功分器。接地金属柱子的辐射类似于单极子天线，其辐射方向图是全方向的，加载金属柱子展宽微带天线的半功率波束宽度。方形环产生水平极化的电场，用以平衡金属柱子附加的垂直极化电场，在拓展波束宽度的同时，改善天线的轴比性能。通过引入寄生贴片的层叠结构，拓展天线的阻抗带宽，对寄生贴片进行圆弧形倒角，进一步改善天线的轴比带宽以及3dB轴比波束宽度。

技术领域

本实用新型涉及天线技术领域，具体涉及一种C波段的小型化宽带宽波束圆极化微带天线。

背景技术

近年来，随着通讯技术的飞速发展，小型化宽带宽波束的圆极化微带天线受到许多研究者的青睐。这是因为微带天线具有体积小、重量轻和成本低等一系列突出的优点。圆极化具有很强的抗雨雾、抗多径等干扰能力，能够满足天线在雷达、遥感、卫星通信、射频识别、电子对抗等无线电领域各方面的严格要求。宽的频带能为通讯系统提供丰厚的频谱资源，宽的波束则可以覆盖很宽的空间范围，使得低仰角区域的增益得到很大的改善。在大角度扫描相控阵中通常需要具有宽波束特性的天线作为阵元。

通常，微带天线的3dB波束宽度只有80°左右，这难以满足一些需要大角度波束覆盖场景的要求，比如车载雷达、基站通信、卫星通讯等。目前，国内外对宽波束圆极化天线的研究取得了一系列的成果。2015年，Nasimuddin等人在IEEE Transactions on Antennasand Propagation上发表一篇题为“A wide-beam circularly polarized asymmetric-microstrip antenna”的论文，文中设计了一款微带天线，在矩形辐射贴片的四个角上分别加载半径不等的圆形贴片，实现圆极化。该天线的尺寸仅为0.373λ₀×0.373λ₀×0.016λ₀，3dB轴比波束宽度达到180°，但其轴比带宽很窄，仅为1.5％，而且其半功率波束宽度并未得到展宽。2016年，Wen Ya Qing等人在IEEE International Symposium on Antennas&Propagation发表了论文“Low profile circularly-polarized microstrip crossedantenna with wide beamwidth”，该论文提出了一款由磁电偶极子组成的宽波束圆极化微带天线，其E面、H面的3dB波束宽度达到了134°，3dB轴比波束宽度达到了135°，但其工作带宽非常窄，仅为50MHz，相对带宽仅为0.88％，很难满足宽带通信的需求。2017年，Wei Jia等人在IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters上发表论文“Ultra Widebandand High Gain Circularly Polarized Antenna with Double-Y-Shape Slot”，文中设计了一款双Y缝隙馈电的微带天线，该天线的尺寸为0.47λ₀×0.47λ₀×0.28λ₀，其阻抗带宽为71％，3dB轴比带宽为49.8％，但天线的半功率波束宽度、3dB轴比波束宽度并没有展宽，而且剖面较高。而公告号为CN102904009A的中国实用新型专利申请公开的“一种小型宽带宽波束圆极化微带天线”，该天线由四个依次旋转90°的短路贴片以及一分四的馈电网络组成，它所覆盖的频率范围为1.4-1.7GHz，相对阻抗带宽为19.4％，3dB波束宽度仅为100°左右，而且3dB轴比带宽并未给出，远未达到5G通信的要求。总而言之，圆极化微带天线的宽频带、宽波束、小型化特性难以同时得到满足。

实用新型内容

本实用新型针对现有圆极化微带天线存在工作频带较窄，半功率波束宽度以及3dB波束宽度不够宽，难以满足基站通信宽频带、宽波束的要求，提供一种C波段的小型化宽带宽波束圆极化微带天线。