等六面体共形宽带稳相双圆极化天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种主要应用于差分GPS上的等六面体共形宽带稳相双圆极化天线。技术背景
[0002]现代通信设备的外形随着集成电路等技术的发展而大为轻巧，而天线，尤其是一些大型的天线系统，往往都比较笨重，影响了天线应用的灵活性，限制其使用范围，更是阻碍了无线电设备进一部小型化和集成化的发展。极化带宽天线的极化是指天线在最大辐射方向上的电场矢量的取向。当该电场矢量取向不变时，该天线为线极化天线:当该电场矢量的取向随时间而变化，其矢量端点在垂直于传播方向的平面内构成一个椭圆时，就称为椭圆极化;若构成一个圆，则称为圆极化。辐射或接受圆极化波的天线称为圆极化天线。圆极化波入射到对称目标(平面，球面等)时具有旋向逆转的特性，这一特性在移动通信和GPS领域中用来抗雨雾干扰和多径反射;圆极化波入射到对称目标(如平面、球面等)时，反射波变成反旋向的，即左旋波变成右旋，右旋变成左旋。由这个性质可以知道，采用圆极化波工作的雷达具有抑制雨雾干扰的能力。因为水点近似呈球形，对圆极化波的反射是反旋的；而雷达目标(如飞机、导弹等等)一般是非简单对称体，它对于圆极化波的反射波是椭圆极化波，故具有同旋向的圆极化成分。正是由于上述特性，圆极化天线现在已经获得了广泛的应用。
[0003]圆极化天线是一个天线所辐射的电磁场中电场的方向和大小在空间不是固定的。圆极化天线可以收到任意极化天线辐射的任意极化波，在雷达、通信的极化分且其辐射的圆极化电磁波可被任意极化的天线接收；圆极化波入射集工作等应用中可利用到圆极化天线的左右旋向正交隔离性;到对称目标时旋向会发生改变，因此在移动通信、GPS等系统中应用圆极化天线能抑制多径反射和雨雾干扰。而是随着时间的变化在一个平面内形成一个椭圆，特殊的情况下椭圆可以变成圆(即纯圆极化波)。对于圆极化天线，其极化特性往往是限制工作带宽的主要因素。要获得圆极化波，两矢量必须振幅相等，空间正交、其间的相位差为90°，这就是获得圆极化的三个条件。宽带圆极化性能的天线形式有很多，如层叠微带圆极化天线，这类圆极化天线在阻抗带宽、轴比、增益及波束宽度方面性能较好，但该类天线即使通过采用比较复杂的双馈和四馈网络，其相位中心稳定度依然很大;阿基米德螺旋天线，即指平面阿基米德螺旋天线和半球形阿基米德螺旋天线，阿基米德螺旋天线作为平面螺旋天线的一种形式，在结构上一般有单臂、双臂和四臂几种，对于双臂或四臂螺旋天线来说，由于天线在结构上是对称的，优点是频带宽、相位中心稳定、不足之处是尺寸大，制作工艺复杂，且只能实现一个极化方式。螺旋天线的高度一定程度上制约了他在星载测控领域的应用。
【发明内容】
[0004]本发明的任务是提供一种阵列简单可靠，工作频带宽，且剖面极低，具有宽带稳相特性，可作为多种载体的共形天线使用，能够在不采用过于复杂结构形式前提下，同时实现左右旋双圆极化的宽带稳相天线，使天线在频带范围内俯仰面要求覆盖空域范围内满足相位中心误差要求的同时实现左右旋双圆极化。
[0005]解决所述问题的技术方案是，一种等六面体共形宽带稳相双圆极化天线，包括，分别置于等六面体六边形内切圆内切点位置处的6个宽带共形单极子，其特征在于:所述折形单极子分别共同围绕等六面体六边形内切圆圆心，按60°等圆周角共金属地均匀排列，以及通过分别对六个共形单极子天线进行馈电的输入端口，构成一副等六面体共形宽带稳相双圆极化天线。
[0006]本发明具有如下有益效果。
[0007]阵列简单可靠，工作频带宽，且剖面极低。本发明采用6个折形宽带单极子与六面体共形，分别置于等六面体六边形内切圆内切点位置处，共同围绕等六面体六边形内切圆圆心，按60°等圆周角共金属地均匀排列，这种结构简单可行，易于加工实现。在不增加额外复杂结构的前提下，实现了宽带稳相和左右旋圆极化的功能。解决了现有技术尺寸大，制作工艺复杂，且只能实现一个极化方式问题。
[0008]具有宽带稳相特性，可作为多种载体的共形天线使用。本发明采用6个与等六面体共形的折形宽带单极子，将单极子分别置于等六面体六边形内切圆内切点位置处，共同围绕等六面体六边形内切圆圆心，60°等圆周角共金属地均匀排列，使天线单元具备宽工作频带、宽波束宽度、双圆极化特性。利用折形单极子天线的宽带特性和等六面体共形阵列时的对称结构特性，产生较强互藕效应，同时具备宽带宽角双圆极化高隔离度特性的圆形切口。这种对称结构有效消除了天线馈电金属的辐射泄漏和之间的信号耦合，抑制了交叉极化，扩展了天线的圆极化带宽。调整等六面体六边形内切圆半径尺寸，使得该天线在110MHz带宽范围内俯仰面±70°覆盖空域内相位中心误差小于1.5mm;通过六个分别按0°、-60°、-120°、180°、120°、60° 和 180°、120°、60。、0。、-60。、-120° 均布在共形单极子天线输入端口上的馈电端口对6个折形宽带单极子进行馈电，以实现左右旋圆极化。通过上述结构布局和电气等设计，使天线在同时实现左右旋双圆极化的同时具有宽带稳相特性。通过调整等六面体六边形内切圆半径尺寸来避免合成方向图在顶点形成凹陷。具有的重量轻，剖面低，易与载体共形，易形成圆极化等其它天线形式所不具备的特性。
[0009]本发明采用6个馈电端口分别对6个宽带折形单极子天线输入端，对天线阵进行馈电，得到了良好的效果，在保证了一定的圆极化带宽的基础上，增加了天线的增益性能，不但具有宽带特性，而且具有双圆极化性能，利用折形单极子天线的宽带特性和等六面体共形阵列时的对称结构特性，产生较强互藕效应，满足:在110MHz带宽范围内俯仰面± 70°覆盖空域内如何实现相位中心误差小于1.5mm;能够在110MHz带宽范围内同时实现左右旋双圆极化。
[0010]本发明可以应用于差分GPS以及其他有类似性能要求的天线领域。
【附图说明】
[0011]图1是本发明等六面体共形宽带稳相双圆极化天线的立体结构示意图；
图2是图1的天线折形宽带单极子布局示意图；
图3是图1的天线折形宽带单极子对应的馈电端口示意图。
[0012]图中:1.第一折形宽带单极子，2.第二折形宽带单极子，3.第三折形宽带单极子，
4.第四折形宽带单极子，5.第五折形宽带单极子，6.第六折形宽带单极子，7.第一馈电端口，8.第二馈电端口，9.第三单极子3的馈电端口，10.第四馈电端口，11.第五馈电端口，12.第六馈电端口，13.等六面体介质载体，14.金属接地板。
【具体实施方式】
[0013]参阅图1、图2。在以下描述的实施例中，一种等六面体共形宽带稳相双圆极化天线，包括，分别置于等六面体六边形内切圆内切点位置处的6个宽带共形单极子。所述折形单极子共同围绕等六面体六边形内切圆圆心按60°等圆周角共金属地均匀排列，以及通过分别对六个共形单极子天线输入端口进行0°、-60。、-120°、180°、120°、60°和180°、120°、60°、0°、-60°、-120°馈电，构成一副等六面体共形宽带稳相双圆极化天线。等六面体共形宽带稳相双圆极化天线。天线中的第一折形宽带单极子1、第二折形宽带单极子2、第三折形宽带单极子3、第四折形宽带单极子4、第五折形宽带单极子5、第六折形宽带单极子6，按照60°等圆周角共金属地板14均匀排列在等六面体13六边形内切圆周的内切点上。可以通过调整等六面体介质载体13六边形内切圆半径，来避免合成方向图在顶点凹陷的形成，从而获得俯仰面宽带稳相的特性。等六面体共形宽带稳相双圆极化天线的外形尺寸可以为Φ 50mmX10mm，安装于差分GPS设备平台上，实现差分GPS功能。
[0014]如图3，通过分别对6个宽带折形单极子天线输入、输出端口之间的第一馈电端口7、第二馈电端口 8、第三馈电端口9、第四馈电端口 10、第五馈电端口 11、第六馈电端口 12进行进行0°、-60。、-120°、180°、120°、60° 和 180°、120°、60。、0。、-60。、-120°馈电，使天线同时实现左右旋圆极化。
【主权项】
1.一种等六面体共形宽带稳相双圆极化天线，包括，分别置于等六面体六边形内切圆内切点位置处的6个宽带共形单极子，其特征在于:所述折形单极子分别共同围绕等六面体六边形内切圆圆心，按60°等圆周角共金属地均匀排列，以及通过分别对六个共形单极子天线进行馈电的输入端口，构成一副等六面体共形宽带稳相双圆极化天线。2.如权利要求1所述的等六面体共形宽带稳相双圆极化天线，其特征在于，六个分别按0。、-60。、-120。、180°、120°、60° 和 180°、120°、60。、0。、-60。、-120° 均布在共形单极子天线输入端口上的馈电端口，对6个折形宽带单极子进行馈电，福射或接受圆极化波，同时实现左右旋圆极化。3.如权利要求1所述的等六面体共形宽带稳相双圆极化天线，其特征在于，天线中的第一折形宽带单极子(1)、第二折形宽带单极子(2)、第三折形宽带单极子(3)、第四折形宽带单极子(4)、第五折形宽带单极子(5)、第六折形宽带单极子(6)，按照60°等圆周角共金属地板(14)均匀排列在等六面体(13)六边形内切圆周的内切点上。
【专利摘要】本发明提出的一种等六面体共形宽带稳相双圆极化天线，旨在提供一种简单可靠，在无需采用过于复杂结构形式的前提下，实现等六面体共形宽带稳相双圆极化天线。本发明通过下述技术方案予以实现：折形单极子分别共同围绕等六面体六边形内切圆圆心，按60°等圆周角共金属地均匀排列，以及通过分别对六个共形单极子天线进行馈电的输入端口，构成一副等六面体共形宽带稳相双圆极化天线。本发明在不增加额外复杂结构的前提下，实现了宽带稳相和左右旋圆极化的功能。解决了现有技术尺寸大，制作工艺复杂，且只能实现一个极化方式问题。
【IPC分类】H01Q1/48, H01Q1/38, H01Q1/50
【公开号】CN105490015
【申请号】CN201610015839
【发明人】何凌云, 任晞
【申请人】中国电子科技集团公司第十研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月11日