[实用新型]一种宽带宽角扫描的圆极化微带相控阵天线

说明书

本实用新型属于天线技术领域，具体为一种宽带宽角扫描的圆极化微带相控阵天线。本实用新型天线包括三个部分：上层铜箔金属贴片、中间微波介质层和下层金属地板；金属贴片呈圆形，其中开有不对称的U形槽；同轴馈电探针插入介质板和地板内的圆孔，与上层金属贴片直接连接，激励天线。不对称的U形槽的引入，能有效调节贴片天线的TM10、TM01和缝隙模式的特性，同时能增加电流路径长度，有利于小型化。当三个正交的模式将被同时激励时，可实现宽带特性的圆极化微带相控阵天线。在介质层里做周期性金属化通孔，通孔直径为0.3毫米，通孔间距为0.5毫米，用于抑制表面波传播，实现相控阵的宽角扫描。

技术领域

本实用新型属于天线技术领域，具体涉及一种宽带宽角扫描的圆极化微带相控阵天线。

背景技术

随着卫星通信、遥感遥测、雷达等技术的发展及广泛应用，圆极化相控阵天线的应用越来越多。相比线极化天线，圆极化天线可以消除电离层法拉第旋转效应引起的极化畸变损失，可以适应剧烈摆动或滚动的载体上信号的接收。微带天线由于具有低剖面、易与载体共形，易实现圆极化等优点，从而被广泛应用。但微带天线是高Q谐振天线，窄的工作带宽窄限制了进一步的应用。无线通信系统也对圆极化相控阵天线提出了越来越高的要求，尤其是宽频和宽角扫描。因此，如何提高圆极化贴片天线的带宽和宽角扫描能力成为圆极化相控阵天线技术中的亟需解决的问题之一。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种宽带宽角扫描的圆极化微带相控阵天线，可提高圆极化贴片天线的带宽和宽角扫描能力。

本实用新型提供的宽带宽角扫描的圆极化微带相控阵天线，在没有大幅度地增加天线的体积或使用复杂的馈电结构情况下，利用天线的三个正交模式形成两个轴比极值点，有效地拓展了贴片天线的带宽。在金属贴片单元周围区域，在介质层里做周期性金属化通孔，用于抑制表面波传播，实现相控阵的宽角扫描能力。

本实用新型提供的宽带宽角扫描的圆极化微带相控阵天线，参见图1所示；由如下三部分部件组成：

第一部分为上层为由64个单元金属贴片组成的二维阵列，采用印刷铜箔金属层，厚度为18-35微米；在单元金属贴片内部开有不对称的U形槽；在二维阵列中，以左上角的2×2二维子单元为基础，其中，贴片单元中的U形槽，按各自的中心点依次旋转90度；然后，左上角的2×2二维子单元分别向右、相下延拓4个周期，得到64个单元金属贴片组成的二维阵列；

不对称的U形槽用于调节贴片天线的TM10、TM01和缝隙模式的特性，同时开槽能增加电流路径长度，有利于小型化；同时激励这三个模式，可辐射出宽带的圆极化电磁波。

第二部分为中间微波介质层，为金属贴片的载体，用于支撑金属贴片；介质层厚度为3-4毫米；在馈电位置处开一个直径为1-1.3毫米的圆柱孔；在金属贴片单元周围区域，在介质层里做周期性金属化通孔，通孔直径为0.3毫米，通孔间距为0.5毫米，用于抑制表面波传播，实现相控阵的宽角扫描。

第三部分为下层金属地板，地板上在介质层中圆柱孔的对应位置处开有一个直径为2.5-4毫米的圆柱孔，用于插入馈电探针，地板整体呈正方形。地板起反射电磁波的作用，提高天线增益。

同轴馈电探针插入介质板和金属地板中对应的圆柱孔内，与上层金属贴片直接连接，激励相控阵天线。

本实用新型中，所述金属贴片单元的形状为正方形、圆形或长方形，具体形状根据实际天线使用环境约束来选择。优选为正方形。

本实用新型中，所述金属薄片内部的非对称的U形槽也可以是方形或弧形，具体形状根据实际天线使用环境约束来选择。

本实用新型中，所述U形槽的线宽为1-2毫米，深度为18-35微米，U形槽的长度和间距均小于单元的尺寸，具体尺寸根据实际天线所需要的阻抗和轴比带宽确定。