一种C波段缝隙耦合馈电的宽频带圆极化微带天线阵列的制作方法

本发明提供一种C波段缝隙耦合馈电的宽频带圆极化微带天线阵列，属于无线通信技术领域。

背景技术：

天线作为无线通信系统的一个重要组成部分，其性能的好坏直接影响无线通信系统的性能。在航空航天、卫星应用中，对天线的轻型化、宽频带、圆极化特性提出了更高的要求。目前在无线通信系统中具有宽频带圆极化特性的微带天线均存在一些不足。

切角圆极化天线，该天线结构简单，重量轻，但工作带宽太窄，只有2％-5％。

外接圆极化电桥形式的微带天线，其工作频带宽，圆极化特性好，但结构复杂，空间尺寸较大，馈线损耗大。

双馈点，通过微带线长度调整相位实现圆极化的微带天线，结构简单，馈电网络一体化设计，但是由于通过微带线长度调整相位导致轴比带宽较窄，为15％-20％。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种C波段缝隙耦合馈电的宽频带圆极化微带天线阵列，本发明的特点是，宽频带、圆极化等电气性能，同时重量轻、体积小、剖面低、制造简单。

为解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案是：

一种C波段缝隙耦合馈电的宽频带圆极化微带天线阵列，包括从上到下依次设置的第一层介质板1、第二层介质板2和第三层金属反射板3，第一层介质板1和第二层介质板2之间以及第二层介质板2和第三层金属反射板3之间均用尼龙柱4支撑；其特征在于：所述第一层介质板1的上表面设有多个等间隔呈数列形式排布的贴片形式的辐射单元5；第二层介质板2上表面设有多个互相正交放置的领结形耦合缝隙6，下表面设有馈电网络8和用于实现宽频带内90°移相的移相网络10；所述的馈电网络8包括多个两级一分三功分器11、威尔金森功分器9和多个圆弧形开路微带线7；每个辐射单元5与两个互相正交放置的领结形耦合缝隙6相对应设置；每个领结形耦合缝隙6与一个圆弧形开路微带线7相对应设置。

其中，所述的辐射单元5为圆形，呈奇数行奇数列排布。

其中，两个互相正交放置的领结形耦合缝隙6各自的中心分别位于辐射单元5圆心的两侧，且在同一直径上；且每个辐射单元5对应的两个互相正交放置的领结形耦合缝隙6的排列方向一致。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

本发明采用了宽带移相馈电网络及领结形耦合缝隙技术，增加天线的阻抗带宽和圆极化轴比带宽，其中小于2的驻波带宽大于40％，小于3dB轴比带宽大于30％。

本发明整体结构简单，制造容易，重量轻，体积小，剖面低，适于在无线通信系统中应用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的领结形耦合结构示意图；

图3是本发明的馈电网络结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述：

图1是本发明的结构示意图，本发明有第一层介质板1、第二层介质板2、第三层金属反射板和支撑尼龙柱4组成，第一层介质板1和第二层介质板2之间以及第二层介质板2和第三层金属反射板3之间均用尼龙柱4支撑；图2是本发明的领结形耦合结构示意图，图3是本发明的馈电结构示意图。

第一层介质板1的上表面设有多个等间隔呈数列形式排布的贴片形式的辐射单元5；所述的辐射单元5为圆形，呈奇数行奇数列排布。第二层介质板2上表面设有多个互相正交放置的领结形耦合缝隙6，下表面设有馈电网络8和用于实现宽频带内90°移相的移相网络10；所述的馈电网络8包括多个两级一分三功分器11、威尔金森功分器9和多个圆弧形开路微带线7；每个辐射单元5与两个互相正交放置的领结形耦合缝隙6相对应设置；每个领结形耦合缝隙6与一个圆弧形开路微带线7相对应设置。两个互相正交放置的领结形耦合缝隙6各自的中心分别位于辐射单元5圆心的两侧，且在同一直径上，其作用是将馈电网络8上的能量与圆形辐射单元5上的能量互相耦合转换。且每个辐射单元5对应的两个互相正交放置的领结形耦合缝隙6的排列方向一致。

本实施例中第一层介质板1上表面敷刻有圆形辐射单元5，圆形辐射单元5数量为9个，3行3列排布。圆形辐射单元5的作用是辐射或接受圆极化电磁波信号。

第二层介质板2下表面敷刻有馈电网络8及移相网络10，实现了对圆心辐射单元5的激励，其中馈电网络8由多个两级一分三功分器11、威尔金森功分器9和多个圆弧形开路微带线7组成，圆弧形开路微带线7配合领结形耦合缝隙6实现宽带阻抗匹配。一分三功分器11和威尔金森功分器移实现对9个圆形辐射单元5馈电的功率分配。移相网络10实现了对等功率信号90°相差的功能，并且移相网络10是一种宽带移相网络，使天线具有宽带圆极化特性。

第三层金属反射板3提高了天线定向辐射的性能，并抑制了馈电网络8产生的寄生辐射，同时为整个天线起支撑作用。

第一层介质板1、第二层介质板2以及第三层金属反射板3用尼龙柱4支撑，中间为空气，既减轻了天线重量又可以提高天线的驻波带宽。第一层介质板1和第二层介质板2均为印制板工艺，制造简单。

本发明的宽频带圆极化微带天线阵列采用宽带移相馈电网络及领结形耦合缝隙技术，使其具有宽频带、圆极化等电气性能，同时重量轻、体积小、剖面低、制造简单。

本发明的工作原理：宽频带圆极化微带天线阵列在发射状态时，接收到的能量通过馈电网络8均匀分配，并通过领结形耦合缝隙将能量分别耦合到辐射单元5上，辐射单元5将能量辐射到自由空间中；接受状态是与之相反的过程。