一种倾斜椭圆单极子宽带圆极化天线的制作方法

本发明涉及天线领域，具体涉及一种倾斜椭圆单极子宽带圆极化天线。

背景技术：

近年来，随着个人和商业无线通信系统的快速发展，天线、耦合器、滤波器、功分器等通信设备的需求大大提升。在无线通信系统中，传输天线和接受天线的位置是不固定的，它们的工作效率受到环境的影响。圆极化技术可以避免传输天线和接受天线的极化失配和多径散射。线极化波容易在传输环境中发生极化偏转造成衰减，而圆极化波遇到障碍物会反向，因为直射波和反射波会有极化隔离，所以圆极化波具有很强的抗干扰能力和防雨雾能力，并且在民用和军用领域被广泛使用。在无线城域网(wlan)、无线通信、全球定位系统(gps)等无线系统中，天线的尺寸是重点考虑的问题。因此设计一个结构紧凑且有很宽的圆极化工作带宽的天线有重要意义。

在已有的研究中出现了各种各样的宽带圆极化技术。常见的圆极化技术有以下几种：对辐射贴片切角，在方形缝隙中引入微扰单元，交叉偶极子天线，采用90°相位差的馈电网络、正交的开口缝隙天线等。然而这些方法具有尺寸大和带宽窄的缺点。单极子天线具有尺寸小、结构简单、带宽宽、易调节等优点。传统的单极子天线是线极化天线，对其进行改进后可以得到宽带圆极化特性。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种倾斜椭圆单极子宽带圆极化天线，该圆极化天线结构简单，制作容易，具有宽频带、小尺寸及易调节等优点。

本发明采用如下技术方案：

一种倾斜椭圆单极子宽带圆极化天线，包括介质基板，所述介质基板的背面印制具有弧形边缘的地板，所述介质基板的正面印制弯折形馈电线及椭圆单极子，所述椭圆单极子与弯折形馈电线连接，且连接点靠近介质基板的一侧边缘，所述椭圆单极子向介质基板的竖直中线倾斜。

所述地板具体为一边为弧形的矩形。

所述弯折形馈电线由三根分支构成，其中两根分支分别垂直于一根分支的两端，且朝向相反，两根分支中的一根与椭圆单极子连接，另一根与介质基板边缘连接。

所述椭圆单极子的长度约为工作频率的四分之一波长。

本发明的有益效果：

(1)本发明采用弯折的馈电线具有自由度多的特点，可以方便的调节天线的阻抗，从而达到宽带的阻抗匹配。

(2)本发明的椭圆贴片位于地板的边缘，并且有一定角度向地板中线倾斜，可以使该单极子天线产生圆极化特性。

(3)本发明采用具有弧形边缘的地板和椭圆形的辐射贴片，可以有效的增加带宽。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的尺寸示意图，单位为毫米；

图3是本发明实施例仿真的回波损耗图；

图4是本发明实施例仿真的轴比图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，一种倾斜椭圆单极子宽带圆极化天线，包括介质基板，所述介质基板的背面印制具有弧形边缘的地板1，本实施例中弧形边缘的地板具体为一边为弧形的矩形，所述矩形的其他三边与介质基板边缘重合，所述地板的一边为弧形，引导电流沿圆弧分布。

所述介质基板的正面印制弯折形馈电线2及椭圆单极子3，所述弯折形馈电线由三根分支构成，其中两根分支分别垂直于一根分支的两端，且朝向相反，朝向向上的分支与椭圆单极子连接，其连接点靠近介质基板的左侧边缘，朝向向下的分支与介质基板边缘连接，弯折的馈电线具有自由度多的特点，可以方便的调节天线的阻抗，从而达到宽带的阻抗匹配。

所述椭圆单极子的中心点向截止基板的竖直中线倾斜，竖直中线为垂直于水平面的中线，所述椭圆单极子的长度约为工作频率的四分之一波长。

首先将单极子设计在天线一端的边缘，在地板上产生非对称的电流分布，调整单极子的与水平方向的夹角，使天线产生圆极化。椭圆形的单极子和弧形边缘的地板可以有效展宽圆极化带宽。弯折的微带馈电线可以方便的调整天线阻抗。

在本实例中，选用相对介电常数为4.4，损耗角正切为0.02，厚度为0.8mm的fr4介质基板，介质基板的长和宽分别为l＝80mm和w＝88mm。椭圆单极子的长轴为l1＝27mm，椭球率为0.85，倾斜角为θ＝35°。地板的弧形边缘半径为r＝80mm。地板中央的高度为l2＝47mm。馈线的三根分支分别长为l2＝26mm,l3＝18mm,l4＝33mm。其余部分的具体尺寸如图2.在实际实施中，用50欧姆的同轴线直接馈电，同轴线的内导体与微带馈线相连接，外导体与地板相连接。

以上述图2所示尺寸制作的圆极化天线仿真的回波损耗和轴比结果分别如图3和图4。由图可知，该圆极化天线在1.34-3.52ghz内，回波损耗小于-10db，轴比小于3db，相对带宽达到89.7％。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种倾斜椭圆单极子宽带圆极化天线，包括介质基板，所述介质基板的背面印制具有弧形边缘的地板，所述介质基板的正面印制弯折形馈电线及椭圆单极子，所述椭圆单极子与弯折形馈电线连接，其连接点靠近介质基板的一侧边缘，所述椭圆单极子向介质基板的竖直中线倾斜。该圆极化天线结构简单，制作容易，具有宽频带、小尺寸及易调节等优点。

技术研发人员：黄惠芬;王彬
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：2017.06.12
技术公布日：2017.11.21