一种具有宽波束圆极化辐射性能的天线的制作方法

本发明涉及天线通信领域，更具体地，涉及一种具有宽波束圆极化辐射性能的天线。

背景技术：

1、随着卫星通信技术的发展，对天线的要求越来越高，一方面为了避免收发天线间的极化失配，要求天线具有辐射圆极化波的能力；另一方面为了实现更宽的覆盖范围，天线需要较宽的辐射波束，这样天线既能单个使用覆盖所需范围，也可以作为阵元组成相控阵实现大的扫描范围。此外，随着设备小型化、集成化、低成本的发展趋势，这就要求天线的体积小、剖面低、成本低。

2、宽波束圆极化的天线常见的有螺旋天线，其波束宽，频带也宽，圆极化性能好，但缺点是尺寸较大。另外一种常见的圆极化天线是微带天线，其优点是尺寸小、剖面低，缺点是带宽窄，宽角圆极化性能差。

技术实现思路

1、本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种具有宽波束圆极化辐射性能的天线，用于解决现有的螺旋天线尺寸大以及微带天线带宽窄、圆极化性能差的问题。

2、本发明采用的技术方案包括：

3、本发明提供一种具有宽波束圆极化辐射性能的天线，由顺序连接的顶层导电贴片、介质基板、底层导电地板组成；顶层导电贴片与底层导电地板之间有贯穿介质基板的馈电探针；顶层导电贴片由四个旋转排列的天线单元和一个一分四的馈电网络组成；四个旋转排列的天线单元构成圆极化天线阵列；每个天线单元由两个平行的短分支与一个与短分支垂直的长分支组成，两个平行的短分支的一端与长分支的上部连接；每个天线单元通过接地通孔与底层导电贴片连接。

4、本发明提供的天线为pcb贴片天线，pcb层叠结构由顺序连接的顶层导电贴片、介质基板、底层导电地板组成，其中，顶层贴片由四个旋转排列天线单元和一个一分四馈电网络组成，排列紧凑，能够实现天线小型化。其次，通过旋转排列的天线单元以及一分四馈电网络，使四个天线单元能够实现圆极化辐射。每个天线单元设计为由两个平行的短分支与一个与短分支垂直的长分支组成，两个平行的短分支的一端与长分支的上部连接，该形状的设计提高了贴片天线的辐射性能。结合阵因子辐射方向图和天线单元方向图，实现了天线的宽波束性能，即本发明提供的天线同时实现了圆极化和宽波束。

5、进一步，天线单元的其中一个短分支的一端与其长分支上部的端点连接。

6、进一步，两个短分支的长度相同，长分支的长度至少为短分支的长度的2倍。

7、进一步，天线单元呈水平翻转的“f”形，其中两个短分支分别为“f”形中的横向线段，长分支为“f”形中的竖向线段。

8、水平翻转的“f”形的天线单元为最佳的天线形状。

9、进一步，每个天线单元由逆时针方向上前一天线单元围绕其自身中心顺时针方向旋转90°得到。

10、进一步，一分四馈电网络用于分别输出相位差依次为0°、90°、180°和270°的信号至四个天线单元，其位置位于其中两个天线单元之间。

11、一分四的馈电网络的四个输出端口分别输出相位差为0°、90°、180°和270°的激励信号至四个天线单元，使得四个呈水平翻转的“f”形的天线结合在一起能够产生两个相位相差90°且方向正交的线极化波，从而实现能够辐射出圆极化波，此外，结合阵因子辐射方向图和天线单元方向图实现了宽波束性能。

12、进一步，每个天线单元之间距离为0.3倍工作波长。

13、采用约为0.3倍工作波长的天线单元间距可同时实现增益和轴比的宽波束性能。

14、进一步，每个天线单元中作为“f”形的第一条横向线段的短分支在其端点处与接地通孔连接，天线单元通过接地通孔与底层导电贴片连接。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

16、本发明提供一种具有宽波束圆极化辐射性能的天线，其pcb层叠结构由顺序连接的顶层导电贴片、介质基板、底层导电地板组成，其中，顶层贴片由四个顺序旋转90°排列天线单元和一个一分四馈电网络组成，排列紧凑实现小型化。其次，每个天线单元呈水平翻转的“f”形，结合能够输出激励信号相位差分别0°、90°、180°和270°的一分四馈电网络，使四个天线单元能够辐射出圆极化波，天线单元之间的0.3倍工作波长的间距使天线单元能够实现增益和轴比的宽波束性能，即本发明的天线能够同时实现宽波束和圆极化。

技术特征：

1.一种具有宽波束圆极化辐射性能的天线，由顺序连接的顶层导电贴片、介质基板、底层导电地板组成；顶层导电贴片与底层导电地板之间有贯穿介质基板的馈电探针；

2.根据权利要求1所述的具有宽波束圆极化辐射性能的天线，其特征在于，天线单元的其中一个短分支的一端与其长分支上部的端点连接。

3.根据权利要求2所述的具有宽波束圆极化辐射性能的天线，其特征在于，两个短分支的长度相同，长分支的长度至少为短分支的长度的2倍。

4.根据权利要求2或3所述的具有宽波束圆极化辐射性能的天线，其特征在于，天线单元呈水平翻转的“f”形，其中两个短分支分别为“f”形中的横向线段，长分支为“f”形中的竖向线段。

5.根据权利要求4所述的具有宽波束圆极化辐射性能的天线，其特征在于，每个天线单元由逆时针方向上前一天线单元围绕其自身中心顺时针方向旋转90°得到。

6.根据权利要求5所述的具有宽波束圆极化辐射性能的天线，其特征在于，一分四馈电网络用于分别输出相位差依次为0°、90°、180°和270°的信号至四个天线单元，其位置位于其中两个天线单元之间。

7.根据权利要求4～6任一项所述的具有宽波束圆极化辐射性能的天线，其特征在于，每个天线单元之间距离为0.3倍工作波长。

8.根据权利要求7所述的具有宽波束圆极化辐射性能的天线，其特征在于，每个天线单元中作为“f”形的第一条横向线段的短分支在其端点处与接地通孔连接，天线单元通过接地通孔与底层导电贴片连接。

技术总结
本发明提供一种具有宽波束圆极化辐射性能的天线，其顶层导电贴片由四个旋转排列的天线单元和一个一分四的馈电网络组成；四个旋转排列的天线单元构成圆极化天线阵列；每个天线单元由两个平行的短分支与一个与短分支垂直的长分支组成，两个平行的短分支的一端与长分支的上部连接；每个天线单元通过接地通孔与底层导电贴片连接。本发明提供的PCB贴片天线的顶层贴片由四个旋转排列天线单元和一个一分四馈电网络组成，排列紧凑，能够实现天线小型化，同时使四个天线单元能够实现圆极化辐射。天线单元中分支的设计提高了贴片天线的辐射性能。结合阵因子辐射方向图和天线单元方向图，实现了天线的宽波束性能，即本发明的天线同时实现了圆极化和宽波束。

技术研发人员：刘庆崇,陈涛,贾鹏程
受保护的技术使用者：武汉星伴通信设备有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15