[发明专利]一种用于U波段和S波段的三模宽带双圆极化微带天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于U波段和S波段的三模宽带双圆极化微带天线，其可用于U波段和S波段的卫星移动通信领域。

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。

低频段的应用可追溯到上世纪，从上世纪六七十年代以来，美国为了适应全球战略需求逐步建立了一些军事卫星通信系统，采用UHF频段中的200-400MHz作为工作频段，主要是利用了U波段的一下优点：信号穿透性强，能适应恶略的环境；传播损耗比较小；易于与地面军用短波电台组网；波束覆盖范围大等。

针对微带天线的优点和缺点，本发明设计出了一款工作带宽大、高增益、双圆极化、低轴比、扫描范围±70°的S波段微带天线和大带宽、高增益、低轴比的U波段微带天线。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能同时工作于U波段和S波段的微带天线，其中工作于U波段的微带天线具有结构简单，大带宽，高增益，低轴比的特点；工作于S波段的天线具有结构简单，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U波段和S波段的三模宽带双圆极化微带天线,

所述天线包括S波段2×2相控阵天线（1）和UHF波段天线（2）,所述S波段2×2相控阵天线包括顶部介质层（3），中间介质层（4），底部介质层（5），位于顶部介质层（3）之上的第一环形结构（13），位于中间介质层（4）之上的矩形贴片（6）和第二环形结构（12），位于第一地板（14）之上的第一缝隙（7），位于底部介质层（5）之下的第一馈线（8）和第二馈线（11），第一馈线（8）和第二馈线（11）两端分别端接左旋圆极化端口（9）和右旋圆极化端口（10），所述S波段2×2相控阵天线的左旋圆极化通过左旋圆极化端口（9）获得，右旋圆极化通过右旋圆极化端口（10）获得；

所述UHF波段天线包括第二地板（15），所述第二地板（15）上设置有第二缝隙（16），第三馈线（17），L形的第一条带（18）、第二条带（19）、第三条带（20）、第四条带（21）、第五条带（23）、第六条带（24）以及圆（22），L形的第一条带（18）、第二条带（19）、第三条带（20）、第四条带（21）、第五条带（23）和第六条带（24）两两之间不相交，第一条带（18）和第二条带（19）方向一致，第三条带（20）和第四条带（21）方向一致，第五条带（23）和第六条带（24）方向一致；所述圆（22）的半径可调整，通过控制圆形的半径调整所述UHF波段天线的工作频率，L形的所述第一条带（18）、第二条带（19）、第三条带（20）、第四条带（21）、第五条带（23）和第六条带（24）的长度和宽度可调整，通过控制第一条带（18）和第二条带（19）的长度和宽度调整天线的带宽，通过控制第三条带（20），第四条带（21），第五条带（23）和第六条带（24）的长度和宽度调整天线的轴比。

其中，所述S波段2×2相控阵天线的第一馈线（8）和第二馈线（11）分别通过第一地板（14）之上的第一缝隙（7）给天线馈电，并通过控制所述第一缝隙（7）的位置和大小调整耦合到天线能量的大小。

其中，所述S波段2×2相控阵天线的第二环形结构（12）和第一环形结构（13）分别位于中间介质层（4）和顶部介质层（3）之上用来拓展天线的波束宽度。

其中，所述UHF波段天线通过第三馈线（17）馈电。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

首先本发明在各个频段都实现了较大的带宽，U波段-10dB带宽为262MHz--415MHz，S波段-15dB带宽完全覆盖S波段及其拓展波段；其次是S波段相控阵天线在一个单元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，并且实现了相控阵对天线的要求，在宽角度电扫描范围内保持高的增益和低的轴比；再次，通常U波段为低频频段，其对应的天线一般尺寸较大，而本发明的U波段天线尺寸仅约为0.4 （ 为中心频率所对应的自由空间波长）。

附图说明

图1是本发明一种用于U波段和S波段的三模宽带双圆极化微带天线构成图。