一种实现小频率比的双频极化可重构天线的制作方法

文档序号:9237166阅读:457来源:国知局
一种实现小频率比的双频极化可重构天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于天线技术领域,涉及一种小频率比的双频极化可重构天线,在相隔很近的两个频带内实现左右旋圆极化之间的相互切换。
【背景技术】
[0002]对卫星通信和遥感系统来说,为有效传输信息,克服电离层法拉第旋转效应引起的极化畸变,要求天线具有圆极化性能,且同一天线阵面在接收与发射模式下同时工作,这就要求天线具备左旋圆极化和右旋圆极化的工作能力。军用方面,在空间目标预警领域,各国也普遍采用圆极化天线作为基本辐射单元。因此圆极化技术在军用和民用领域都有广泛应用。在无线电通信设备中,为了减少电磁兼容问题,通常希望多个系统共用一副天线,这一现状促使了天线的双频甚至多频技术的发展。单个天线代替多个天线,不仅大大缩小了占用空间,而且降低了生产成本、节约资源。
[0003]天线的极化表征的是在天线辐射时,空间给定点上电场强度矢量的取向随时间变化的特性,并用电场强度矢量的端点随时间变化的轨迹来描述。天线的极化分为线极化、圆极化和椭圆极化三种形式,若采用线极化天线作为接收端时,易产生极化失配现象,从而影响天线收发质量。而圆极化天线具有如下优点:圆极化天线能收任意线极化的来波,圆极化天线辐射的圆极化波也可以由任意极化的天线接收;圆极化天线具有旋向正交性,若天线辐射右旋圆极化波,则只接收右旋圆极化波而不接收左旋圆极化波,反之亦然;利用旋向正交性可达到比较理想的极化隔离;圆极化波入射到对称目标,反射波变换旋向等。正是由于这些特点使圆极化天线具有较强的抗干扰能力,已被广泛应用于电子侦察和干扰、通信和雷达的极化分集工作以及电子对抗等领域。
[0004]Jia-Yi Sze, Kin-Lu Wong and Chieh-Chin Huang 在文献【CoplanarWaveguide-Fed Square Slot Antenna for Broadband Circularly Polarized Radiat1n,IEEE Transact1ns on Antennas and Propagat1n,2003,51 (8): 2141-2144】报道了一种共面波导馈电的宽带圆极化天线,其金属地板的正中央开一个正方形口,正方形口的右边中点处加载一个T形枝节,用来实现圆极化。该天线结构简单,带宽较宽,但只能在一个频带实现圆极化。
[0005]Can-Hui Chen and Ε.K.N.Yung 在文献【Dual-Band Circularly-PolarizedCPW-Fed Slot Antenna With a Small Frequency Rat1 and Wide Bandwidths, IEEETransact1ns on Antennas and Propagat1n,2011,59(4): 1379-1384】提供了一种可实现小频率比的双频圆极化槽天线。双频带通过两个平行的单极子实现,一个弯曲的单极子和一个叉形的单极子。此外,一个吊车形的枝节置于槽的右侧,用来实现圆极化。该天线具有较宽的带宽,但其结构较为复杂。
[0006]Yue-Ying Chen等人在文献【Dual-Band Dual-Sense Circularly Polarized SlotAntenna With a C-Shaped Grounded Strip, IEEE Antennas and Wireless Propagat1nLetters, 2011,10:915-918】给出了一种双频双极化槽天线,该天线可以在低频实现左旋圆极化,在高频实现右旋圆极化。低频的圆极化通过两个位于相对角落的槽实现,C形枝节为高频提供电流路径。一个矩形调谐短截线从馈线引出,用来调节高频和低频的阻抗匹配。但此天线两个工作频带相距较远(1.7GHZ和2.5GHz),不能应用于小频率比的场合。
[0007]We1-Mei Li 等人在文献【The U-Shaped Structure in Dual-Band CircularlyPolarized Slot Antenna Design, IEEE Antennas and Wireless Propagat1nLetters, 2014, 13:447-450】设计了两种双频圆极化天线。一种是在金属地板上开非对称的U形槽,并通过共面波导馈电;另一种是在金属地板上开矩形槽,也是通过共面波导馈电,并从共面波导伸出非对称的U形金属条带。但这两个天线的轴比带宽窄,且高频带和低频带相距也太远(2.5GHz和3.5GHz)。

【发明内容】

[0008]为解决上述技术问题,本发明通过选取合适的辐射贴片和简单的馈电网络来解决问题,采用的技术方案为:
[0009]一种实现小频率比的双频极化可重构天线,其结构如图1所示,为左右镜像对称结构,包括介质基片、金属地板、两个辐射单元组、四个开关及共面波导输入端,所述金属地板、两个辐射单元组及共面波导输入端口均位于介质基片的上表面;
[0010]金属地板的中间设有一个正方形口,两个辐射单元组分别位于所述正方形口内的左右两边,每一个辐射单元组包括两个“T”形枝节,且每个“T”形枝节的底部分别通过一个开关与所述正方形口的相应侧边连接;
[0011]所述共面波导输入端位于正方形口的正下方并与正方形口正交连接;共面波导输入端靠近正方形口的末端加载有“山”形枝节;
[0012]当所述天线的右边两个开关导通且左边两个开关断开时,天线在低频带和高频带上实现左旋圆极化工作状态,反之,则天线在低频带和高频带实现右旋圆极化工作状态,且该双频天线的两个工作频带间隔较小。
[0013]进一步的,共面波导的左右缝隙沿靠近正方形口的方向逐渐增大呈楔形缝隙,其目的是实现更好的阻抗匹配作用。
[0014]进一步的,所述开关为PIN 二极管开关,也可以为其他微波开关。
[0015]本发明带来的有益效果:
[0016]本发明提供了一种实现小频率比的双频极化可重构天线,具有结构紧凑,小频率比的特点;本发明以传统的共面波导馈电的单极子天线为基础,在适当的位置加载一定形状的枝节,解决了双频可重构圆极化微带天线带宽窄、两个频段间隔大的问题,本发明所述的天线易于工程实现、成本低、可靠性高。
【附图说明】
[0017]图1是本发明提供的可实现小频率比的双频极化可重构天线结构示意图。
[0018]图2是本发明实施例天线左旋圆极化状态的反射系数曲线。
[0019]图3是本发明实施例天线左旋圆极化状态的轴比曲线。
[0020]图4是本发明实施例天线左旋圆极化状态在2.24GHz,Phi = 0°的辐射方向图。
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