[发明专利]小型化宽带正交馈电网络

说明书

本发明公开了小型化的宽带正交馈电网络，其包括上层金属微带线，微波介质板和下层金属板；上层金属微带线包括一对正交输出端口的微带馈线、两组微带传输线、两条末端接地的枝节；馈电网络的微带传输线布局按照直线加弧形近似于阿基米德螺旋的方式进行布置。其中，两条枝节不但可以调节端口阻抗，实现馈电网络的宽带阻抗匹配，进而使得两个正交端口的输出幅度在宽频带内保持相等；并且可以调节馈电网络输出相位的相位斜率，使得两个正交端口的90度相位差在宽频带内保持恒定实现了小型正交馈电网络的宽带幅相响应。本发明微带传输线的布局一方面可以有效利用板材面积，充分实现结构的小型化；另一方面采取弧形过度，可以得到最佳的带内匹配。

技术领域

本发明涉及一种正交馈电网络，尤其涉及小型化宽频带的正交馈电网络，属于微波技术领域，可用于宽带圆极化通信系统中。

背景技术

随着空间和通信技术的发展，圆极化天线以其巨大的优势，在无线领域中发挥着重要作用。其实用意义主要体现在：1、圆极化天线可以接收任意极化的来波且其辐射波也可由任意极化天线收到，故电子侦察和干扰中普遍采用圆极化天线；2、圆极化波具有旋向正交性，因此广泛用于极化分集，可以有效提高系统容量；3、圆极化波入射到平面或球面目标上时发生逆向旋转，因此具有抑制雨雾干扰和抗多径反射性能，可以有效提高通信质量。一般单馈点的圆极化天线的轴比带宽只有百分之几，难以满足通信系统对于带宽的要求。因此对于带宽有一定要求的通信系统，往往采用双馈点乃至多馈点的圆极化天线。由于正交馈电网络可以为天线端口提供幅度相等，相差90度的幅相响应，因此是多馈点圆极化天线的重要关键部件。

现有的正交馈电网络的实现可以划分为两种方案。第一种采用功分器和宽带90度移相器的级联方案，虽然可以实现宽频带的幅相响应，但是馈电网络需要占据很大的基板面积，使得天线整体尺寸增大，难以满足现代无线通信中小型化的要求。第二种采用功分器和90度传输线相融合的方案，90度传输线同时起到相移线和阻抗匹配器的作用，从而实现结构的小型化。但是该正交馈电网络的等幅正交输出仅能在单个频点(中心频率)上满足，因此工作带宽较窄。

目前正交馈电网络的设计存在的问题如下：若采用方案一，虽然能够实现宽频带的性能，但其尺寸较大；若采用方案二，虽然能够实现结构的小型化，但其带宽较窄。因此如何实现小型化的宽带正交馈电网络是设计的难点和挑战。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的上述问题，本发明目的是提出一种结构简单、易于实现的小型化宽带正交馈电网络，其同时具有小尺寸和宽频带的特点。

技术方案：本发明的目的将通过以下技术方案得以实现：

小型化宽带正交馈电网络，包括上层金属微带线，中间层微波介质板，以及下层金属板；所述上层金属微带线包括一对正交输出端口的微带馈线、一条末端接地的第一枝节、一条末端接地的第二枝节、连接第一正交输出端口微带馈线与输入端口的两条相连的微带传输线、连接第二正交输出端口微带馈线与输入端口的微带传输线；所述上层金属微带线和下层金属板之间设有馈电探针和金属化过孔；所述馈电探针为正交馈电网络的输入端口；所述第一枝节和第二枝节由末端的金属化过孔接地；所述第一枝节连接第二正交输出端口的微带馈线，为弧形传输线；所述第二枝节连接输入端口，由直线传输线与弧形传输线构成；所述输入端口与输出端口微带馈线间的微带传输线布局也采用直线加弧形的布局方式。

作为本发明的优选方案，所述第一枝节和第二枝节的长度均为馈电网络中心频率的四分之一波长。

作为本发明的优选方案，连接第一正交输出端口微带馈线与输入端口的两条相连的微带传输线的长度均为馈电网络中心频率的四分之一波长。

作为本发明的优选方案，连接第二正交输出端口微带馈线与输入端口的微带传输线的长度为馈电网络中心频率的四分之一波长。

作为本发明的优选方案，所述一对正交输出端口的微带馈线与微波介质板的两条相邻的边分别垂直。