[发明专利]一种双频低剖面宽波束圆极化天线

说明书

本发明涉及一种双频低剖面宽波束圆极化天线，包括：金属接地板、第一层方形介质板、第二层方形介质板、第三层方形介质板和若干金属圆柱，其中，所述金属接地板与所述第一层方形介质板相连，所述第一层方形介质板、所述第二层方形介质板、所述第三层方形介质板通过所述金属圆柱连接，且相邻两层介质板之间的所述金属柱呈90°分布。本发明天线具有螺旋形辐射结构、双频、圆极化、宽波束、心形辐射方向图、良好的轴比，保证了圆极化天线应用于卫星导航的定位精度，在卫星通信系统具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种双频低剖面宽波束圆极化天线。

背景技术

近年来，随着无线通信技术的高速发展，圆极化天线受到了广泛关注，圆极化天线在射频识别、全球定位系统、卫星通信和射频能量收集等系统中得到了广泛的运用，得益于圆极化天线可以防止发送和接收信号时因法拉第旋转效应造成的多径失真和极化失配损失，圆极化可以减轻偏振失配，消除信号通过电离层时的法拉第旋转，并在发送端和接收端方向上提供很大的灵活性。因此，圆极化天线已经在很多无线通信系统中大显身手，值得一提的是广泛使用圆极化天线的全球定位系统(GPS)和卫星通信系统。为了实现圆极化辐射，常见的卫星导航系统的接收天线主要是微带天线、四臂螺旋天线。四臂螺旋天线因其心形辐射方向图和宽角度范围内良好的圆偏振成为目前广泛使用的圆极化天线。此外，四臂螺旋天线的对称结构保持了稳定的相中心。相比于微带贴片天线，四臂螺旋天线体积大，剖面高，因此，小型化低剖面是四臂螺旋天线设计的重要课题之一。

目前，天线的发展趋向于高效化，小型化，而四臂螺旋天线的尺寸大、加工难度高，剖面高。因此，小型化、低剖面是圆极化天线，特别是四臂螺旋天线的主要研究方向之一。随着通信设备的逐步小型化，对天线的要求也在不断严格，在确保天线的性能不受干扰的前提下，小型化的问题是天线研发人员亟待解决的主要问题之一。对于四臂螺旋天线，四臂螺旋天线拥有心形的辐射方向图和宽的波束带宽，以及优秀的圆极化特性。若将四臂螺旋天线经行小型化、低剖面，那么可以更好的满足现如今的卫星导航系统的需求。因此，小型化、低剖面将是四臂螺旋天线在卫星通信系统中运用的发展热点趋势。

发明内容

本发明的目的是提出一种双频低剖面宽波束圆极化天线，运用多层天线结构和金属圆柱结构，实现圆极化天线的设计，运用在卫星通信系统中。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种双频低剖面宽波束圆极化天线，包括：

金属接地板、第一层方形介质板、第二层方形介质板、第三层方形介质板和若干金属圆柱，其中，所述金属接地板与所述第一层方形介质板相连，所述第一层方形介质板、所述第二层方形介质板、所述第三层方形介质板通过所述金属圆柱连接，且相邻两层介质板之间的所述金属柱呈90°分布。

优选地，所述金属接地板为单层金属结构。

优选地，所述金属接地板包括若干馈电口，所述第一层方形介质板和所述第三层方形介质板上印刷有若干矩形辐射条带，所述第二层方形介质板上印刷有若干U形辐射条带。

优选地，所述馈电口之间相位相差90°，所述矩形辐射条带和所述U形辐射条带为正交交替排布且相位相差90°。

优选地，所述矩形辐射条带和所述U形辐射条带为金属带或者铝带。

优选地，相邻两层介质板之间的辐射条带通过所述金属柱首尾相连，呈90°分布，构成螺旋结构，且所述辐射条以所述馈电口至另一端的方向为基准呈逆时针方向分布。

优选地，所述第一层方形介质板上的矩形辐射条带包括第一连接端和第一起始端，所述第二层方形介质板上的U形辐射条带包括U形开口端和U形连接端，所述第三层方形介质板上的矩形辐射条带包括第二连接端和第二起始端。