一种超宽带高增益圆极化背腔交叉偶极子天线制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超宽带高增益圆极化背腔交叉偶极子天线，包括交叉偶极子、同轴传输线和复合背腔，交叉偶极子置于复合背腔上方，同轴传输线穿过复合背腔后与交叉偶极子相连；交叉偶极子包括介质板、相位延迟线和多个金属辐射臂，多个金属辐射臂均匀位于介质板的上下两侧，位于同一侧的金属辐射臂由相位延迟线连接，使金属辐射臂之间产生正交的相位从而激励起圆极化电磁波；同轴传输线包括内导体和外导体，内导体穿过介质板连接上侧的金属辐射臂，外导体连接下侧的金属辐射臂，从而实现对上下两侧的金属辐射臂进行同时馈电。本实用新型专利技术可实现超宽带的阻抗带宽和轴比带宽，这对进一步拓宽交叉偶极子天线的应用领域具有十分重要的意义。重要的意义。重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种超宽带高增益圆极化背腔交叉偶极子天线


[0001]本技术涉及电磁环境感知与测试
，尤其涉及一种超宽带高增益圆极化背腔交叉偶极子天线。

技术介绍

[0002]相比于线极化天线，圆极化天线具有抗多径干扰和消除极化失配的优势，同时在收发系统中，采用圆极化天线时对收发天线对准没有太严格的要求。基于以上优异特性，圆极化天线已在电磁环境感知与测试、无线通信系统中获得广泛应用。然而，由于电子系统的大量使用，其工作时会向空间辐射频带范围宽、能量各异、极化不同的电磁信号，使空间电磁环境越来越复杂。为实现复杂电磁信号的高置信度测试，不仅需要单个天线可覆盖多个频段，同时还要求天线的体积小、尽可能紧凑。因此，对圆极化天线特性，如：带宽、体积等，提出了越来越高的要求。
[0003]近年来，交叉偶极子天线由于其良好的圆极化特性受到了广泛关注。目前，为实现复杂电磁信号的高置信度测试，已有一些圆极化交叉偶极子天线研究的报道。然而，设计的圆极化交叉偶极子天线阻抗带宽(
‑
10dB impedance bandwidth,IBW)和轴比带宽(3dB axial
‑
ratio bandwidth,ARBW)普遍较窄。据公开资料显示，已知的交叉偶极子天线目前最高能实现的带宽是潘咏梅等于2018年在IEEE Transactions on Antennas and Propagation第66期上发表的论文“Design of wideband circularly polarized antenna using coupled rotated vertical metallic plates”中报道的，其可实现相对带宽为115.2％的阻抗带宽和106.1％的轴比带宽；并且，该交叉偶极子天线尺寸较大，相对尺寸为0.59λ0×
0.59λ0×
0.24λ0，其中：λ0为天线中心频率对应的波长。复杂电磁环境的高置信度测试要求测试天线尺寸尽可能小，以减小天线尺寸过大带来的空间场扰动，提升测试准确性。
[0004]因此，亟需发展结构紧凑且具有更宽阻抗带宽和轴比带宽的圆极化天线，以满足日益复杂电磁环境的高置信度测试需求。

技术实现思路

[0005]针对目前现有交叉偶极子天线带宽不足且天线尺寸较大的问题，本技术提出一种超宽带高增益圆极化背腔交叉偶极子天线，其具有超宽带阻抗带宽和轴比带宽，该天线不仅可实现相对带宽高达125.2％的阻抗带宽和120.1％的轴比带宽，且具有紧凑的结构，相对尺寸为0.54λ0×
0.54λ0×
0.23λ0，易于促进复杂电磁环境高置信度测试技术的发展。
[0006]本技术采用的技术方案如下：
[0007]一种超宽带高增益圆极化背腔交叉偶极子天线，包括交叉偶极子、同轴传输线和复合背腔，所述交叉偶极子置于所述复合背腔上方，所述同轴传输线穿过所述复合背腔后与所述交叉偶极子相连；
[0008]所述交叉偶极子包括介质板、相位延迟线和多个金属辐射臂，多个所述金属辐射臂均匀位于所述介质板的上下两侧，位于同一侧的所述金属辐射臂由所述相位延迟线连接，使所述金属辐射臂之间产生正交的相位从而激励起圆极化电磁波；
[0009]所述同轴传输线包括内导体和外导体，所述内导体穿过所述介质板连接上侧的所述金属辐射臂，外导体连接下侧的所述金属辐射臂，从而实现对上下两侧的所述金属辐射臂进行同时馈电。
[0010]进一步的，所述介质板上下两侧的所述金属辐射臂呈中心对称分布。
[0011]进一步的，所述金属辐射臂主要由一个三角形区域和一个扇形区域相邻连接组成，采用这种结构的辐射臂，能兼顾低频和高频辐射，实现超宽带的阻抗带宽。
[0012]进一步的，所述三角形区域形状为直角三角形，其中一个锐角作为顶角与所述扇形区域的圆心角同心，且直角边与所述扇形区域的直边连接。
[0013]进一步的，所述直角三角形的斜边长度为r2，顶角为θ1，所述扇形区域的半径为r3，圆心角为θ2，所述直角三角形的斜边长度r2满足1.0r3≤r2≤3.0r3，顶角θ1满足0.5θ2≤θ1≤2.0θ2。
[0014]进一步的，所述相位延迟线设置为折线或弧线。
[0015]进一步的，所述复合背腔包括开口腔体和多个旋转耦合的金属寄生板，所述金属寄生板与所述开口腔体的内高h相同，每个所述金属寄生板由所述开口腔体的内壁向内延伸，延伸终点位于所述金属辐射臂中直角三角形顶角相对的直角边投影范围内，使所述金属寄生板与所述金属辐射臂的三角形区域有效耦合。
[0016]进一步的，所述复合背腔还包括多个金属矩形条，所述金属矩形条置于所述开口腔体与所述金属寄生板间形成的矩形区域内。该金属矩形条可改善轴比带宽，提升轴向增益。
[0017]进一步的，所述金属矩形条的高度为h1，并且满足0.1h≤h1≤0.5h。
[0018]进一步的，所述开口腔体的底板中间预留小孔供所述同轴传输线穿过。
[0019]综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：
[0020]1、本技术的交叉偶极子天线可实现超宽带的阻抗带宽和轴比带宽，这对进一步拓宽交叉偶极子天线的应用领域具有十分重要的意义。
[0021]2、本技术的交叉偶极子天线具有非常紧凑的结构，易于与系统集成，利于系统的小型化设计。
[0022]3、本技术中的金属辐射臂主要由一个三角形区域和一个扇形区域相邻连接组成，采用这种结构的辐射臂能兼顾低频和高频辐射，实现超宽带的阻抗带宽。
[0023]4、本技术中的同轴传输线包括内导体和外导体，其中内导体穿过介质板连接上侧的金属辐射臂，外导体连接下侧的金属辐射臂，从而实现对上下两侧的金属辐射臂进行同时馈电。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可
以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0025]图1为本技术实施例提供的一种超宽带高增益圆极化背腔交叉偶极子天线的结构示意图；
[0026]图2为本技术实施例中交叉偶极子俯视图；
[0027]图3为本技术实施例中交叉偶极子及同轴传输线侧视图；
[0028]图4为本技术实施例中复合背腔结构示意图；
[0029]图5为本技术实施例中一种超宽带高增益圆极化背腔交叉偶极子天线的阻抗带宽图；
[0030]图6为本技术实施例中一种超宽带高增益圆极化背腔交叉偶极子天线的轴比带宽图；
[0031]图7为本技术实施例中一种超宽带高增益圆极化背腔交叉偶极子天线的轴向增益图。
[0032]附图标记：1
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交叉偶极子，2
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同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超宽带高增益圆极化背腔交叉偶极子天线，其特征在于，包括交叉偶极子、同轴传输线和复合背腔，所述交叉偶极子置于所述复合背腔上方，所述同轴传输线穿过所述复合背腔后与所述交叉偶极子相连；所述交叉偶极子包括介质板、相位延迟线和多个金属辐射臂，多个所述金属辐射臂均匀位于所述介质板的上下两侧，位于同一侧的所述金属辐射臂由所述相位延迟线连接，使所述金属辐射臂之间产生正交的相位从而激励起圆极化电磁波；所述同轴传输线包括内导体和外导体，所述内导体穿过所述介质板连接上侧的所述金属辐射臂，外导体连接下侧的所述金属辐射臂。2.根据权利要求1所述的一种超宽带高增益圆极化背腔交叉偶极子天线，其特征在于，所述介质板上下两侧的所述金属辐射臂呈中心对称分布。3.根据权利要求2所述的一种超宽带高增益圆极化背腔交叉偶极子天线，其特征在于，所述金属辐射臂主要由一个三角形区域和一个扇形区域相邻连接组成。4.根据权利要求3所述的一种超宽带高增益圆极化背腔交叉偶极子天线，其特征在于，所述三角形区域形状为直角三角形，其中一个锐角作为顶角与所述扇形区域的圆心角同心，且直角边与所述扇形区域的直边连接。5.根据权利要求4所述的一种超宽带高增益圆极化背腔交叉偶极子天线，其特征在于，所述直角三角形的斜边长度为r2，顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：范均，秦风，林江川，蔡金良，高原，赵刚，严志洋，吴双，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院应用电子学研究所，
类型：新型
国别省市：