[发明专利]一种用于相控阵的宽扫描角S波段双圆极化微带天线及其阵列

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于相控阵的宽扫描角S波段双圆极化微带天线及其阵列，是基于相控阵的应用，尤其是相控阵天线技术领域。

背景技术

双极化技术是无线通信领域十分重要的技术，可用来实现极化分集和极化复用，极化分集是解决无线信道多径衰落的有效方法，而极化复用则可以更加有效地利用有限的频谱资源。且微带天线具有低轮廓、小体积、重量轻、极化特性多样化的特点，极易与馈电网络和有源电路集成，故而得到了广泛的应用。但其窄频带的缺点严重制约着现代无线通信对大带宽的需求。

针对微带天线的优点和缺点，本发明设计出了一款工作于扫描范围±70°，大带宽，高增益，双圆极化，低轴比，可应用于相控阵的宽扫描角S波段双圆极化微带天线及其阵列。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双端口双圆极化宽扫描角S波段微带天线及其阵列，该天线具有结构简单，扫描范围±70°，宽带宽，高增益，低轴比，端口隔离度高，交叉极化性能优越，且方便扩展为任意的大型阵列。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种用于相控阵的宽扫描角S波段双圆极化微带天线,

所述天线包括顶部介质层（1），中间介质层（2），底部介质层（3），位于顶部介质层（1）之上的第一环形结构（11），位于中间介质层（2）之上的矩形贴片（4）和第二环形结构（10），位于地板（12）之上的缝隙（5），位于底部介质层（3）之下的第一馈线（6）和第二馈线（9），第一馈线（6）和第二馈线（9）两端分别端接左旋圆极化端口（7）和右旋圆极化端口（8），所述天线的左旋圆极化通过左旋圆极化端口（7）获得，右旋圆极化通过右旋圆极化端口（8）获得。

其中，所述第一馈线（6）和所述第二馈线（9）分别通过地板（12）之上的缝隙（5）给天线馈电，并通过控制所述缝隙（5）的位置和大小调整耦合到天线能量的大小。

其中，所述第二环形结构（10）和所述第一环形结构（11）分别位于所述中间介质层（2）和所述顶部介质层（1）之上用来拓展天线的波束宽度。

其中，所述天线为矩形形状、圆形形状或三角形形状。

其中，所述缝隙（5）为两条交叉的十字缝隙或三条交叉的缝隙或四条交叉的米字形缝隙。

由上述的宽扫描角S波段双圆极化微带天线组成的天线阵列，所述天线阵列由若干天线单元组成，相邻任意两个天线单元的中心间距小于λ，其中，λ为收发工作频段的中心频率中的高频对应的自由空间波长。

其中，所述天线阵列是由天线单元组成2*2相控阵阵列，其扫描70度时，增益为4.44dB。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

首先是实现了大的带宽，完全能覆盖S频段及其拓展频段；其次是在一个天线上实现了双端口双圆极化性能，使用者可根据所需的极化方式自主选择；再次是实现了相控阵对天线的要求，在±70°扫描范围内保持高的增益和低的轴比。

附图说明

图1是本发明一种用于相控阵的宽扫描角S波段双圆极化微带天线及其阵列的结构顶视图。

图2是本发明一种用于相控阵的宽扫描角S波段双圆极化微带天线及其阵列的结构侧视图。

图3是采用HFSS进行仿真的S参数图。

图4是本发明天线在端口（8）激励时中心频率为2.1GHz时仿真辐射方向图。

图5是本发明天线在端口（7）激励时中心频率为2.1GHz时仿真辐射方向图。

图6是本发明天线在宽角范围内轴比。

图7是本发明天线在全频段内轴比。

图8是本发明天线组成2×2阵列时扫描θ=±70°时的仿真辐射方向图。

具体实施方式

下面结合图以及具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

以下参照附图，进一步描述本发明具体技术方案，以便本领域的技术人员进一步理解本发明，而不构成对其权利的限制。

需要进行说明的是：

实施例中出现的馈线（6）和馈线（9），端口（7）和端口（8）可以通过不同的附图标记加以区别，而在权利要求书中，附图标记由于不起到限定作用，因此，为了进一步明确其不同，撰写为第一馈线（6）和第二馈线（9），左旋圆极化端口（7）和右旋圆极化端口（8），仅仅是为了区分。