一种形变振子圆极化天线的制作方法

本发明涉及通信和测控技术领域，特别是指一种形变振子圆极化天线。

背景技术：

目前，在通信、测控系统中广泛使用圆极化天线，圆极化天线技术已成为天线研究领域的一个非常重要的方向。

现有技术中的圆极化天线主要有以下几种结构形式，这些结构形式虽然在性能上各有特点，但均存在某些不足：

1、切角圆极化微带天线，该形式天线结构简单，轮廓低，但天线轴比、驻波带宽小于2%。

2、外接圆极化电桥的圆极化微带天线形式，该形式的微带天线轴比、驻波带宽较宽通常其小于3db轴比带宽大于15%，小于2的驻波带宽大于20%，但外接圆极化电桥占用空间较大、馈线冗长、差损较大，不利于天线、网络一体化设计。

3、波导结构圆极化天线，该形式的辐射效率高、轴比小于3db的带宽大于20%，但是馈电网络占用空间较大、结构笨重，不利于天线低轮廓设计，更不利于在频率较低的系统中应用，此外，这种圆极化天线的加工方法通常采用焊接方式，加工成本相对较高。

技术实现要素：

本发明目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提出的一种形变振子圆极化天线，该圆极化天线具有轴比带宽宽、驻波带宽宽、结构简单、加工成本低的特点，可实现天线、网络的一体化设计。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种形变振子圆极化天线，包括从上到下设置的形变振子1、反射铝板2、印制板3和腔体层；所述反射铝板2的中央具有矩形缝隙7，所述形变振子1共有两个，所述形变振子1包括立于矩形缝隙7一长边外侧的支撑板6以及设于支撑板6上的平置的梯形片5，两个支撑板彼此正对并将矩形缝隙7夹于其间，所述矩形缝隙7的两端均露出于支撑板的正对区域之外，所述梯形片为非等腰梯形，两梯形片5呈中心对称，对称中心在下底一侧，梯形片5的底边与矩形缝隙7的长边平行，梯形片5位于矩形缝隙区域之外；所述印制板3的上表面具有金属地层8，金属地层8上在对应于矩形缝隙7的区域内开设有辐射缝隙9，所述辐射缝隙9的长度不小于矩形缝隙7的长度，辐射缝隙9的宽度小于矩形缝隙7的宽度；所述印制板3的下表面设有带线10，所述带线10位于所述辐射缝隙9的横向中垂面内，辐射缝隙9的纵向中垂面将带线10分为长短两部分，其中，带线长部分的外端用于馈入射频信号，带线短部分的外端为开路线；所述腔体层包括位于矩形反射腔4下方的矩形反射腔4以及位于带线长部分下方的屏蔽槽11，所述矩形反射腔4、辐射缝隙9、矩形缝隙7三者的长边方向相互平行，宽边方向也相互平行，所述屏蔽槽11构成带线10的屏蔽结构。

具体的，所述梯形片5的上底长为0.11λ，下底长为0.225λ，高为0.12λ；所述支撑板6的高度为0.25λ；矩形缝隙7的长度为0.325λ，宽度为0.025λ；辐射缝隙9的长度为0.3λ，宽度为0.0185λ；矩形反射腔4的长为0.25λ，宽为0.1λ，高为0.23λ；λ为中心频率对应的波长。

本发明与背景技术相比具有如下优点：

1、本发明天线为圆极化天线，相比于线极化天线来说具有抗多径效应的特点，可接收到任意极化角度的线极化来波，同样作为干扰天线，其发射的电磁波束可干扰任意极化形式的来波。

2、本发明天线结构简单、紧凑，可满足宽带圆极化辐射要求。同时，该天线能够实现天线与网络的一体化设计，从而实现阵列天线设计，适用于要求圆极化天线的通信、测控系统中。

3、通过对天线结构参数的特别设定，本发明天线能在宽频带内产生高质量的圆极化定向波束，其小于3db轴比带宽大于43%，小于2db的驻波带宽大于50%，具有良好的性能指标。

附图说明

图1是本发明实施例中天线的分层结构示意图；

图2是图1中形变振子和反射铝板的结构示意图；

图3是图1中印制板的结构示意图；

图4是图1中腔体层的结构示意图。

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的说明。

如图1～4所示，一种形变振子圆极化天线，包括从上到下设置的形变振子1、反射铝板2、印制板3和腔体层；所述反射铝板2的中央具有矩形缝隙7，所述形变振子1共有两个，所述形变振子1包括立于矩形缝隙7一长边外侧的支撑板6以及设于支撑板6上的平置的梯形片5，两个支撑板彼此正对并将矩形缝隙7夹于其间，所述矩形缝隙7的两端均露出于支撑板的正对区域之外，所述梯形片为非等腰梯形，两梯形片5呈中心对称，对称中心在下底一侧，梯形片5的底边与矩形缝隙7的长边平行，梯形片5位于矩形缝隙区域之外；所述印制板3的上表面具有金属地层8，金属地层8上在对应于矩形缝隙7的区域内开设有辐射缝隙9，所述辐射缝隙9的长度不小于矩形缝隙7的长度，辐射缝隙9的宽度小于矩形缝隙7的宽度；所述印制板3的下表面设有带线10，所述带线10位于所述辐射缝隙9的横向中垂面内，辐射缝隙9的纵向中垂面将带线10分为长短两部分，其中，带线长部分的外端用于馈入射频信号，带线短部分的外端为开路线；所述腔体层包括位于矩形反射腔4下方的矩形反射腔4以及位于带线长部分下方的屏蔽槽11，所述矩形反射腔4、辐射缝隙9、矩形缝隙7三者的长边方向相互平行，宽边方向也相互平行，所述屏蔽槽11构成带线10的屏蔽结构。

具体的，所述梯形片5的上底长为0.11λ，下底长为0.225λ，高为0.12λ；所述支撑板6的高度为0.25λ；矩形缝隙7的长度为0.325λ，宽度为0.025λ；辐射缝隙9的长度为0.3λ，宽度为0.0185λ；矩形反射腔4的长为0.25λ，宽为0.1λ，高为0.23λ；λ为中心频率对应的波长。

上述实施例中，形变振子1设置于天线辐射整体结构的最上方，其由对称设置的梯形振子和支撑板组成，梯形振子为非等腰梯形，支撑板呈矩形片状结构，支撑板的高度为0.25λ（λ中心频率对应的波长），支撑板的厚度可根据结构强度适当设置。反射铝板2上设置有矩形缝隙7，其处于一对支撑板6之间，矩形缝隙的长度略大于支撑板的宽度；印制板3位于反射铝板的正下方，金属地层8在印制板3的上表面，金属地层8的中心处设置有矩形长条状的辐射缝隙9，辐射缝隙与反射铝板上矩形缝隙7的长短边方向一致，两个缝隙的长度一致，辐射缝隙的宽度比矩形缝隙的宽度较窄，在印制板3的下表面设置有带线10，其延伸方向与辐射缝隙9的长边方向正交，带线被辐射缝隙分为两段，其中，较长的一段用于馈入射频信号，较短的一段为开路线。在印制板3的下方设置有矩形反射腔，矩形反射腔的长、短边设置方向与辐射缝隙的长、短边开设方向一致，在带线的正下方还设有与矩形反射腔同层的屏蔽槽11，屏蔽槽11构成带线的屏蔽结构。形变振子、反射铝板、印制板和腔体层通过螺钉固定在一起，天线整体结构为铝件，强度、精度可满足电气要求。

其中，形变振子的作用是辐射或接收圆极化电磁信号，完成电磁信号转换；上述实施例采用梯形振子作为圆极化转换器，该结构在天线体的最上方；在印制板上面敷刻有辐射缝隙，其作用是在支撑板之间激励起电磁场，带线上的电磁信号借助反射腔在辐射缝隙上产生波腹电流，形成强震荡的电磁波。

本发明的工作原理如下：发射信号时，发射机发射信号输入到带线上，在辐射缝隙激励起波腹电流，并在支撑板之间形成强震荡的电场，由形变振子转化为圆极化电磁波辐射到自由空间。天线的接收和发射为相反过程，信号由形变振子接收到，并在振子表面激励起旋转场，最终由带线上的接插件输出到外部接收机。

总之，本发明为圆极化天线结构，其根据通信和测控领域对极化纯度和安装空间的要求进行了特别设计，具有驻波带宽宽、轴比带宽宽、轮廓低、尺寸小、易共形的特点，适用于通信、测控系统中飞行器载体的高性能、低轮廓、高增益的圆极化天线。