一种双频双圆极化共口径天线制造技术

本发明专利技术公开一种双频双圆极化共口径天线，包括下表面设有金属接地板(2)的介质基板(1)，所述介质基板(1)的上表面设有T形结(3)和第一金属贴片(4)、第二金属贴片(5)，所述T形结(3)的主干(31)的端部设于介质基板(1)的边缘，作为馈电口，T形结(3)的第一臂(32)通过第一带通滤波器(6)与第一金属贴片(4)相连，T形结(3)的第二臂(33)通过第二带通滤波器(7)与第二金属贴片(5)相连。本发明专利技术的双频双圆极化共口径天线，对相近频率的隔离度好，易于组阵。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信天线
，特别是一种频率隔离度好的双频双圆极化共口径天线。
技术介绍
现代无线通信系统的收、发天线的下行、上行信号工作于不同频率。为减小系统体积，实现小型化，一种方法是将收发天线集成于同一个平面。如采用共口径天线，将工作于不同频率的收、发天线集成于同一口径上。现有双频共口径天线如中国专利技术专利申请“单层双频圆极化微带阵列天线”(申请号：NO.201410649033.9，公开日：2015.2.4)所述，包括单层微波介质基板、双频圆极化辐射单元和双频共用的微带功分网络。双频圆极化辐射单元由两个单独工作的圆极化辐射贴片通过微带连接构成。其采用微带馈电，易于组成高增益的双频圆极化天线，避免了复杂的多层馈电结构，实现了双频双圆极化收发公用。但是其存在的缺点是：当截止频率与工作频率较近时，由于馈电微带线截止特性平缓，频率隔离度差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双频双圆极化共口径天线，对相近频率的隔离度好，易于组阵。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种双频双圆极化共口径天线，包括下表面设有金属接地板的介质基板，所述介质基板的上表面设有T形结和第一金属贴片、第二金属贴片，所述T形结的主干的端部设于介质基板的边缘，作为馈电口，T形结的第一臂通过第一带通滤波器与第一金属贴片相连，T形结的第二臂通过第二带通滤波器与第二金属贴片相连。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1、频率隔离度好：本专利技术采用具有陡峭截止特性的带通滤波器连接两个单独工作的圆极化辐射贴片，在相近频率下能很好实现隔离；2、易于组阵：采用小型化带通滤波器，通过合理布局，减小了单元占用的面积，易于组成天线阵列。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术双频双圆极化共口径天线的结构示意图。图2为图1中带通滤波器的结构示意图。图3为图1的结构尺寸示意图。图4为图2的结构尺寸示意图。图5是未加带通滤波器的单个贴片圆极化微带天线的结构示意图。图6是加载带通滤波器的单个贴片圆极化微带天线的结构示意图。图7是未加带通滤波器的单个贴片采用HFSS进行仿真的S11图。图8是加载带通滤波器的单个贴片采用HFSS进行仿真的S11图。图9为本专利技术天线仿真得到的S11图。图10为本专利技术天线仿真得到的轴比随频率变化图。图11为仿真得到的天线在8.2GHz频率下的左旋和右旋圆极化E面方向图。图12为仿真得到的天线在8.6GHz频率下的左旋和右旋圆极化E面方向图。图13为本专利技术天线在8.2GHz频率下工作时的电流分布图。图14为本专利技术天线在8.6GHz频率下工作时的电流分布图。图15为采用本专利技术双频双圆极化共口径天线组成的天线阵列示意图。图16为仿真得到的4×4阵列反射系数随频率变化的曲线。图17为仿真得到的4×4阵列轴比随频率变化的曲线。图18为天线在f1＝8.2GHz频率下的E面方向图。图19为天线在f2＝8.6GHz频率下的E面方向图。图中，金属接地板2，介质基板1，T形结3，主干31，第一臂32，第二臂33，第一金属贴片4，第二金属贴片5，第一带通滤波器6，第二带通滤波器7，第一矩形缝隙8，第二矩形缝隙9。具体实施方式如图1所示，本专利技术双频双圆极化共口径天线，包括下表面设有金属接地板2的介质基板1，所述介质基板1的上表面设有T形结3和第一金属贴片4、第二金属贴片5，所述T形结3的主干31的端部设于介质基板1的边缘，作为馈电口，T形结3的第一臂32通过第一带通滤波器6与第一金属贴片4相连，T形结3的第二臂33通过第二带通滤波器7与第二金属贴片5相连。如图1所示，所述第一金属贴片4上开有第一矩形缝隙8，第二金属贴片5上开有第二矩形缝隙9，所述第一矩形缝隙8与第二矩形缝隙9不相平行。两个金属贴片上有旋转一定角度的矩形缝隙8、9实现圆极化。所述T形结3的第一臂32和第二臂33均由微带线构成，第一臂32的微带线长度使第二金属贴片5工作频率的信号对于第一臂32不导通，第二臂33的微带线长度使第一金属贴片4工作频率的信号对于第二臂32不导通。如图2所示，所述第一带通滤波器6和第二带通滤波器7均为陡峭截止型带通滤波器。由馈线两端分别延伸出两条与馈线相同宽度的开路短截线，四条开路短截线共同弯折成圆环，经过圆环中心有一条旋转特定角度的狭缝，形成带通滤波器67。四条开路短截线61、62、63、64，结构如图2所示。其中短截线61和62、短截线63和64组成一对半圆环状发夹型谐振器，与馈线呈一定角度，相对放置在馈线两端。如图3所示为本专利技术双频双圆极化共口径天线的尺寸示意图。金属贴片4的工作频率为f1、金属贴片5的工作频率为f2。所述带通滤波器与T形结之间有一段特定长度的微带线。以图1中左边微带线32为例，调节微带线32的长度，使得在金属贴片5的工作频率f2时从T形结端口处向金属贴片4方向看去呈现高阻的开路状态，金属贴片4在频率f2不辐射。同理，调节微带线33的长度使金属贴片5在频率f1不辐射。由此可以实现两个贴片分别工作，互不影响。对于f1、f2频率离得比较近的情况，仅仅调节微带线长度不能很好地实现两个贴片之间的隔离，因此考虑在双工器基础上加上滤波器。所述金属贴片4、5后加载使用阶跃阻抗环谐振器的带通滤波器，如图5所示。馈线两端分别延伸出两条相同宽度的开路短截线，两端延伸出的开路短截线之间有一定宽度的缝隙，四条开路短截线共同弯折成圆形形状组成带通滤波器6、7。为了能正常工作于各自对应的贴片的两个频率，实现频率隔离，两个带通滤波器6、7的尺寸有所不同。所述的馈电输入端口的阻抗为160欧姆，所述微带传输线的特性阻抗均为160欧姆。下面结合具体实例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1：以单个金属贴片为例验证带通滤波器的隔离性能。如图5所示为未加载带通滤波器的金属贴片，图6所示为加载带通滤波器后的金属贴片。有关尺寸规格如图3、图4所示，天线工作频率f1＝8.2GHz，所采用的介质板为介电常数2.2、厚度0.787mm的Rogers5880板材。结合图4与图5，该金属贴片与带通滤波器的主要尺寸参数如下：w0＝0.2mm,w1＝11.3mm,w11＝0.5mm,w3＝0.3mm,w4＝0.2mm,w5＝0.2mm,l1＝3.95mm,i1＝1mm,r1＝2.1mm,r2＝1.65mm。本实例天线是在电磁仿真软件HFSS.11中建模仿真的。图7是未加带通滤波器的反射系数仿真图，图8是加载带通滤波器后的反射系数仿真图。可以看出，相比未加滤波器的反射系数曲线，加载带通滤波器之后天线具有了明显陡峭的截止频率响应，在频率f2＝8.6GHz处S11为-0.28dB，相比不加滤波器时的-4dB，其隔离性能得到明显改善。实施例2：本专利技术加载带通滤波器的共口径双频双圆极化单元结构如图1所示，有关尺寸规格如图3、图4所示，天线工作频率f1＝8.2GHz，f2＝8.6GHz，所采用的介质板为介电常数2.2、厚度0.787mm的Rogers5880板材。结合图5与图6，该共口径双频双圆极化天线单元的主要尺寸参数如下：w0＝0.2mm,w1＝11.3mm,w2＝10.7mm,w11＝0.5mm,w21＝0.5mm,w3＝0.3mm,w4＝0.2mm,w5＝0.2mm,w6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双频双圆极化共口径天线，其特征在于：包括下表面设有金属接地板(2)的介质基板(1)，所述介质基板(1)的上表面设有T形结(3)和第一金属贴片(4)、第二金属贴片(5)，所述T形结(3)的主干(31)的端部设于介质基板(1)的边缘，作为馈电口，T形结(3)的第一臂(32)通过第一带通滤波器(6)与第一金属贴片(4)相连，T形结(3)的第二臂(33)通过第二带通滤波器(7)与第二金属贴片(5)相连。

【技术特征摘要】
1.一种双频双圆极化共口径天线，其特征在于：包括下表面设有金属接地板(2)的介质基板(1)，所述介质基板(1)的上表面设有T形结(3)和第一金属贴片(4)、第二金属贴片(5)，所述T形结(3)的主干(31)的端部设于介质基板(1)的边缘，作为馈电口，T形结(3)的第一臂(32)通过第一带通滤波器(6)与第一金属贴片(4)相连，T形结(3)的第二臂(33)通过第二带通滤波器(7)与第二金属贴片(5)相连。2.根据权利要求1所述的共口径天线，其特征在于：所述第一金属贴片(4)上开有第一矩形缝隙(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪敏，徐诺，尹航，吴文，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32