一种低剖面高增益圆极化天线制造技术

本发明专利技术涉及一种低剖面高增益圆极化天线，包括第一介质基板，其下表面设置微带馈电网络，其上表面设置金属地板，金属地板的上方设置第二介质基板，第二介质基板的上表面设置开槽辐射贴片，第一细铜柱和第二细铜柱夹置在金属地板和第二介质基板之间，且第一细铜柱和第二细铜柱的上端穿过第二介质基板与开槽辐射贴片连接，第一细铜柱和第二细铜柱的下端依次穿过金属地板、第一介质基板与微带馈电网络连接。本发明专利技术天线结构简单，仅采用开槽方式即实现高增益；天线的圆极化通过一分二的功分器输出两个幅值相等相位相差90度的信号来实现，方法简单；天线轴比带宽相对于已有的高增益圆极化天线结构来说更宽，增益相对来说更高，剖面相对来说较低。相对来说较低。相对来说较低。

【技术实现步骤摘要】
一种低剖面高增益圆极化天线


[0001]本专利技术涉及通信和天线
，尤其是一种低剖面高增益圆极化天线。

技术介绍

[0002]在现代无线通信技术中，天线占据着重要的地位，其辐射和接收无线电波的性能起着至关重要的作用，而圆极化天线更是其中十分重要的一种，其相比于线极化有着许多无法取代的优势，例如在接收极化波时对任意极化波具有无区分性，即可接收任意极化波的信息，且其辐射波同样可以被任意极化波接收，应用范围及应用场景十分广泛。
[0003]近年来，由于圆极化天线其相较于线极化天线抗干扰能力强，且应用范围更广，圆极化天线的研究也越来越多。尤其是，高增益圆极化天线的研究，天线的增益越高代表其中远距离通信效果越好，高增益圆极化天线便能实现中远距离任意极化波的通信。而低剖面同样是天线设计的难点之一，想实现高增益，有时便必须提高剖面来增大辐射结构。目前常见的高增益圆极化天线的缺点也较为明显，有的需要极为复杂的结构，有的即使结构简单剖面也较高，较难应用于各种需要低剖面天线的场景中，而有的则带宽不够宽，因此设计一个性能良好的低剖面高增益圆极化天线是有一定难度的。

技术实现思路

[0004]为解决圆极化天线设计复杂且增益较低的问题，本专利技术的目的在于提供一种增益较高、剖面较低，且具有良好工作带宽，天线结构较为简单的低剖面高增益圆极化天线。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种低剖面高增益圆极化天线，包括第一介质基板，其下表面设置微带馈电网络，其上表面设置金属地板，金属地板的上方设置第二介质基板，第二介质基板的上表面设置开槽辐射贴片，第一细铜柱和第二细铜柱夹置在金属地板和第二介质基板之间，且第一细铜柱和第二细铜柱的上端穿过第二介质基板与开槽辐射贴片连接，第一细铜柱和第二细铜柱的下端依次穿过金属地板、第一介质基板与微带馈电网络连接。
[0006]所述开槽辐射贴片的形状为正方形，其中心蚀刻由水平槽和竖直槽共同组成的十字交叉槽，水平槽、竖直槽的长度为开槽辐射贴片边长的0.3倍，开槽辐射贴片的各边边缘处分别向内蚀刻第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽，其中，第一凹槽、第二凹槽的长度方向与竖直槽的长度方向一致，第三凹槽和第四凹槽的长度方向与水平槽的长度方向一致，第一凹槽、第二凹槽、第三凹槽和第四凹槽的长度为开槽辐射贴片边长的0.2倍。
[0007]所述微带馈电网络为一分二的功分器，一分二的功分器采用一分二的威尔金森功分器，一分二的功分器由馈电微带线、第一微带线和第二微带线组成，所述馈电微带线分别与第一微带线和第二微带线连接，第一微带线和第二微带线之间设置100欧姆的电阻，第一微带线的末端连接第一细铜柱，第二微带线的末端连接第二细铜柱，第二微带线的长度比第一微带线的长度长0.25倍波长，所述波长为天线谐振点4.9GHz对应波长。
[0008]所述第一介质基板和第二介质基板均采用耐燃材料，等级为Rogers 5880，介电常
数为2.2；所述金属地板、开槽辐射贴片、微带馈电网络均采用金属铜制成。
[0009]所述第一介质基板、开槽辐射贴片、第二介质基板和金属地板四者的中心重合。
[0010]由上述技术方案可知，本专利技术的有益效果为：第一，本专利技术的天线结构简单，仅采用开槽方式即实现高增益；第二，本专利技术中天线的圆极化通过一分二的功分器输出两个幅值相等相位相差90度的信号来实现，方法简单；第三，本专利技术的天线轴比带宽相对于已有的高增益圆极化天线结构来说更宽，增益相对来说更高，剖面相对来说较低。
附图说明
[0011]图1是本专利技术的主视图；
[0012]图2是本专利技术的俯视图；
[0013]图3是本专利技术中第一介质基板及其上馈电网络的结构示意图；
[0014]图4是本专利技术的回波损耗图；
[0015]图5是本专利技术的轴比参数图；
[0016]图6是本专利技术的辐射增益图；
[0017]图7是本专利技术工作在频率为4.82GHZ的xoz面辐射方向图；
[0018]图8是本专利技术工作在频率为4.82GHZ的yoz面辐射方向图；
[0019]图9是本专利技术工作在频率为5.29GHZ的xoz面辐射方向图；
[0020]图10是本专利技术工作在频率为5.29GHZ的yoz面辐射方向图。
具体实施方式
[0021]如图1所示，一种低剖面高增益圆极化天线，包括第一介质基板1，其下表面设置微带馈电网络5，其上表面设置金属地板3，金属地板3的上方设置第二介质基板2，第二介质基板2的上表面设置开槽辐射贴片4，第一细铜柱6和第二细铜柱7夹置在金属地板3和第二介质基板2之间，且第一细铜柱6和第二细铜柱7的上端穿过第二介质基板2与开槽辐射贴片4连接，第一细铜柱6和第二细铜柱7的下端依次穿过金属地板3、第一介质基板1与微带馈电网络5连接。
[0022]如图2所示，所述开槽辐射贴片4的形状为正方形，其中心蚀刻由水平槽12a和竖直槽12b共同组成的十字交叉槽12，水平槽12a、竖直槽12b的长度为开槽辐射贴片4边长的0.3倍，开槽辐射贴片4的各边边缘处分别向内蚀刻第一凹槽8、第二凹槽9、第三凹槽10和第四凹槽11，其中，第一凹槽8、第二凹槽9的长度方向与竖直槽12b的长度方向一致，第三凹槽10和第四凹槽11的长度方向与水平槽12a的长度方向一致，第一凹槽8、第二凹槽9、第三凹槽10和第四凹槽11的长度为开槽辐射贴片4边长的0.2倍。在本专利技术中，对开槽辐射贴片4进行中心与边缘的开槽处理，是为了分别截断TM
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与TM
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两种高阶模式中的反向电流，从而实现高增益，且因此两种模式相互正交，因此可通过一分二的功分器输出幅值相等但相位差90度的信号来实现圆极化，调整馈电点位置使得两种模式被有效激励并实现高增益，同时在远场区形成圆极化辐射波。
[0023]如图3所示，所述微带馈电网络5为一分二的功分器，所述一分二的功分器采用一分二的威尔金森功分器，所述一分二的功分器由馈电微带线14、第一微带线15和第二微带线16组成，所述馈电微带线14分别与第一微带线15和第二微带线16连接，第一微带线15和
第二微带线16之间设置100欧姆的电阻13，第一微带线15的末端连接第一细铜柱6，第二微带线16的末端连接第二细铜柱7，第二微带线16的长度比第一微带线15的长度长0.25倍波长，所述波长为天线谐振点4.9GHz对应波长。一分二的功分器输出幅值相等相位相差90度的信号，且中间连接100欧姆的电阻13，通过一分二的功分器设计可使两端口输出的信号幅值相等，但相位差为90度，产生左旋圆极化波，同时由于激励TM
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与TM
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两种高阶模式，并通过开槽截断反向电流使得天线实现高增益特性。
[0024]所述第一介质基板1和第二介质基板2均采用耐燃材料，等级为Rogers5880，介电常数为2.2；所述金属地板3、开槽辐射贴片4、微带馈电网络5均采用金属铜制成。所述第一介质基板本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低剖面高增益圆极化天线，其特征在于：包括第一介质基板(1)，其下表面设置微带馈电网络(5)，其上表面设置金属地板(3)，金属地板(3)的上方设置第二介质基板(2)，第二介质基板(2)的上表面设置开槽辐射贴片(4)，第一细铜柱(6)和第二细铜柱(7)夹置在金属地板(3)和第二介质基板(2)之间，且第一细铜柱(6)和第二细铜柱(7)的上端穿过第二介质基板(2)与开槽辐射贴片(4)连接，第一细铜柱(6)和第二细铜柱(7)的下端依次穿过金属地板(3)、第一介质基板(1)与微带馈电网络(5)连接。2.根据权利要求1所述的低剖面高增益圆极化天线，其特征在于：所述开槽辐射贴片(4)的形状为正方形，其中心蚀刻由水平槽(12a)和竖直槽(12b)共同组成的十字交叉槽(12)，水平槽(12a)、竖直槽(12b)的长度为开槽辐射贴片(4)边长的0.3倍，开槽辐射贴片(4)的各边边缘处分别向内蚀刻第一凹槽(8)、第二凹槽(9)、第三凹槽(10)和第四凹槽(11)，其中，第一凹槽(8)、第二凹槽(9)的长度方向与竖直槽(12b)的长度方向一致，第三凹槽(10)和第四凹槽(11)的长度方向与水平槽(12a)的长度方向一致，第一凹槽(8)、第二凹槽(9)、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：程光尚，沈鑫，黄志祥，杨利霞，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：