[发明专利]低剖面宽带圆极化天线及其阵列

说明书

本发明公开了一种低剖面宽带圆极化天线及其阵列，涉及通信天线技术领域。所述天线包括第一介质层，所述第一介质层的下表面形成有金属接地层，所述第一介质层的上表面形成有辐射贴片，所述第一介质层的下侧设置有同轴连接器，所述同轴连接器的同轴外壳与所述金属接地层连接，所述同轴连接器的同轴内导体与所述辐射贴片连接，且所述同轴连接器偏离所述天线的中轴线设置，所述辐射贴片的上表面设置有第二介质层，所述第二介质层的上表面形成有超表面，采用同轴偏馈的形式进行馈电，超表面产生表面波激励，激发天线的多个谐振点。所述天线兼具宽频阻抗匹配及宽频圆极化等优点。

技术领域

本发明涉及通信用天线技术领域，尤其涉及一种低剖面宽带圆极化天线及其阵列。

背景技术

圆极化天线在卫星和许多无线通信应用中被广泛采用，它可以实现稳定可靠的信号发射和接收。在许多现代应用中为了提高系统的精度和灵活性，需要大带宽、高增益、低剖面和轻量化的圆极化天线。近年来，微带贴片天线因其剖面低、易于制造和易于集成等优点，在紧凑型轻量化圆极化天线的研究和开发中占据重要地位。然而，微带贴片天线的带宽是限制其应用的主要因素。

为了改善微带贴片天线的带宽，目前国内外已有较多的报道，例如文献“ABroadbandCircularlyPolarizedFabry-PerotResonantAntennaUsingASingle-LayeredPRSfor5GMIMOApplications,IEEEAccess,2019”中报道了一种利用法布里-珀罗腔结构扩展圆极化微带天线带宽的方法，但是该天线的剖面较高，这将导致其较差的机械强度，同时，该结构只能在一定程度上增大天线的阻抗带宽，而天线的轴比带宽仍然较窄。据该文献报道，相应天线的阻抗带宽达到27.6%，而轴比带宽仅17%。

文献“Low-ProfileBroadbandCircularlyPolarizedPatchAntennaUsingMetasurface,IEEETransactionsonAntennasPropagation,2015”中报道了一种加载超表面结构的圆极化微带天线，基于超表面结构的表面波谐振特性有效提高了天线的阻抗带宽。相比上述法布里-珀罗腔结构，采用超表面结构可以有效控制天线的剖面高度。然而该文献所报道的天线，其阻抗带宽虽然达到45.6%，但是其轴比带宽仍然较小，仅为23.4%。

现有技术可以有效提高微带天线的阻抗带宽，但大多情况下的轴比带宽仍然有限。因此，研究兼具宽频阻抗匹配及宽频圆极化特点的微带天线具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种在具备宽频阻抗匹配的同时还兼具宽频圆极化特点的天线。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种低剖面宽带圆极化天线，其特征在于：包括第一介质层，所述第一介质层的下表面形成有金属接地层，所述第一介质层的上表面形成有辐射贴片，所述第一介质层的下侧设置有同轴连接器，所述同轴连接器的同轴外壳与所述金属接地层连接，所述同轴连接器的同轴内导体与所述辐射贴片连接，且所述同轴连接器偏离所述天线的中轴线设置，所述辐射贴片的上表面设置有第二介质层，所述第二介质层的上表面形成有超表面，所述天线采用同轴偏馈的形式进行馈电，超表面产生表面波激励，激发天线的多个谐振点。

进一步的技术方案在于：所述同轴连接器包括同轴外壳和同轴内导体，所述同轴外壳与所述同轴内导体之间设置有介质材料，所述介质材料用于将所述同轴外壳与所述同轴内导体分开。

进一步的技术方案在于：所述金属接地层与所述介质材料相对应的位置形成有介质材料插入孔，所述介质材料插入到所述介质材料插入孔内，所述同轴外壳与所述金属接地层焊接到一起。

进一步的技术方案在于：所述第一介质层与所述同轴内导体相对应的位置形成有通孔，所述同轴内导体穿过所述通孔后与所述辐射贴片连接。