[发明专利]一种基于非对称偶极子的宽频带高增益圆极化天线

说明书

本发明公开了一种基于非对称偶极子的宽频带高增益圆极化天线，天线具有双层结构，上层为印刷在介质板上的具有旋转对称特性的辐射结构和环形馈电结构，辐射结构包括位于介质板边缘的四对非对称偶极子，每对偶极子包含梯形长臂和短臂；环形馈电结构包括位于介质板中心的一个宽频带90°移相器和四组渐变平行双线；下层为反射地板；介质板和反射地板平行放置，通过四根尼龙圆柱连接。它能使天线定向辐射，保持良好的辐射前后比。此天线具有频带宽、结构简单、增益高、带内增益稳定等优点，适合用于电子对抗、射频识别、卫星导航和遥感监测等无线通信领域。

技术领域

本发明涉及无线通信领域中的天线设计技术，特别涉及一种基于非对称偶极子宽频带高增益圆极化天线。

背景技术

随着信息时代的高速发展，无线通信系统对天线辐射的稳定性要求越来越高。相较于线极化天线，圆极化天线拥有诸多优点：圆极化天线可以接收任意线极化波，且任意圆极化波可以被线极化天线接收；圆极化波具有旋向正交性，左右旋圆极化波互不干扰，因此在传播过程中具有很好的多径抗干扰性。此外，为了提高通信速率与通信容量，电子系统的宽带化已成为重要的发展趋势，因此宽频带圆极化天线的设计也成为天线领域的研究热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是利用非对称偶极子实现宽频带特性，并通过环形馈电结构对偶极子进行等相位差平衡馈电，实现一种宽频带高增益圆极化天线。此天线具有频带宽、结构简单、增益高、带内增益稳定等优点。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种基于非对称偶极子的宽频带高增益圆极化天线，天线具有双层结构，上层为印刷在介质板上的具有旋转对称特性的辐射结构和环形馈电结构，其中辐射结构包括位于介质板边缘的四对非对称偶极子，每对偶极子包含一个梯形长臂和一个梯形短臂；环形馈电结构包括位于介质板中心的一个宽频带90°移相器和四组渐变平行双线；下层为反射地板；

所述介质板和反射地板平行放置，通过四根尼龙圆柱连接。

所述长臂和短臂均为由直角三角形切角而成的梯形金属贴片，切角部分为直角三角形。

所述四对非对称偶极子旋转对称，且长臂印制在介质板的上表面，短臂印制在介质板的下表面，每对长臂和短臂与每组渐变平行双线连接。

所述宽频带90°移相器包括上层渐变弧形贴片和下层接地贴片，且每个宽频带90°移相器与四组渐变平行双线连接。

所述上层渐变弧形贴片由一段直线贴片和三段90°弧形贴片组成，下层接地贴片由一个圆形贴片和四个直线枝节组成。

所述渐变平行双线包括上下两层梯形金属贴片，且两层贴片尺寸一致。

所述介质板选用FR4介质板；反射地板选用为铝板。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明基于非对称偶极子结构，利用小型化宽频带90°移相器，设计发明了一种新型的基于非对称偶极子的宽频带高增益圆极化天线。为了拓展天线的工作带宽，采用了非对称偶极子结构，使得其端口阻抗变化更为平稳，从而可以在较宽频带内实现良好的阻抗匹配。同时，采用环形馈电结构对偶极子馈电，不仅能够为四对偶极子的馈电提供90°相位差，还能够为四对偶极子平衡馈电。该天线的馈电方式为同轴底馈，依次连接90°移相器、平行双线和不对称偶极子，整个馈电网络和辐射结构印制在同一介质板上，因此该天线结构简单易于加工。此外，将辐射结构放置在反射地板上方，使天线辐射具有良好的定向性并保持较高的增益，保证天线在工作频段内的最大辐射方向都为边射方向。

在天线中心频率为1.7GHz，-10dB阻抗带宽不小于96％，3dB轴比带宽达到44％；天线的XOZ面方向图与YOZ面方向图基本一致；最大增益不小于10dBic，带内增益稳定。该天线具有频带宽、结构简单、增益高、带内增益稳定等优点，适合用于电子对抗、射频识别、卫星导航和遥感监测等无线通信领域。