一种基于末端短路支节的宽带毫米波端射圆极化天线

本发明属于圆极化天线领域，涉及一种基于末端短路支节的宽带毫米波端射圆极化天线。

背景技术：

1、在毫米波频段，由于具有大量的频谱资源和多种潜在的应用场景，毫米波天线技术受到了广泛的关注和研究，毫米波无线系统对体积小、成本低、平面化的天线形式需求迫切。

2、圆极化天线可以接收来自任意极化的电磁波，有效的提高接收和辐射效率，减少多径干扰和极化损耗，同时具有稳定链接的特性，因此圆极化天线和端射圆极化天线是一种重要的天线形式。

3、具有端射功能的圆极化天线可以应用于通信、导航、识别与探测等领域，特别适合应用在如导弹、火箭、航天飞机等高速移动的运载工具上，提供可靠的无线链接，控制运载工具的飞行状态。端射圆极化天线拥有和机载电路平行的波束，具有良好的气动力学特征，可以和载体一体化同构设计，降低天线和馈电电路的排布难度；因此，高性能的端射圆极化天线具有重要的研究价值。毫米波频段平面端射圆极化天线的工作带宽普遍在30%以下，宽带化是目前需要解决的一个问题。

技术实现思路

1、1.所要解决的技术问题：

2、如何提高宽带毫米波端射圆极化天线的工作宽带。

3、2.技术方案：

4、为了解决以上问题，提供了一种基于末端短路支节的宽带毫米波端射圆极化天线，构建在单层介质基板中，包括天线馈电部分和天线辐射部分，所述天线的馈电部分包括馈电端口和siw传输线，天线辐射部分包括倾斜放置的金属支节和末端开口siw；所述倾斜放置的金属支节有两个，在x方向上大小相同，方向相反，始端分别连接在siw传输线末端开口处的介质基板的上金属面和介质基板的下金属面上，倾斜延伸至位于天线辐射部分的短路支节的两排短路通孔阵列的金属通孔处，构成一对倾斜放置的并且末端短路的短路支节。

5、所述始端倾斜放置的末端短路的金属支节的宽度约为末端开口siw宽度的一半。

6、两排短路通孔阵列构建在天线介质基板中，形成siw传输线，所述siw传输线存在在介质基板内部，上下是介质基板的上金属面和介质基板的下金属面，两排所述短路通孔阵列中间有缝隙，因此构成了半封闭的微波传输结构。

7、所述倾斜放置的末端短路的金属支节长度能够提供基本不随频率变化的相对相位延迟，所述相位延迟设置成90度。

8、所述介质基板利用单层pcb制版工艺单独制造或根据毫米波无线射频系统的板级布局，集成至射频前端系统中，构成板级的天线射频一体化系统。

9、所述天线的馈电部分还包括左半部分介质基板的上金属面、左半部分介质基板的下金属面和左半部分天线介质基板。

10、所述siw传输线沿y轴延伸至天线的辐射部分。

11、所述天线的辐射部分还包括右半部分天线介质基板、右半部分介质基板的上金属面和右半部分介质基板的下金属面。

12、所述天线馈电端口设置有螺丝孔，用于和gcpw进行对接固定。

13、3.有益效果：

14、本发明公开了一种基于末端短路支节的宽带毫米波端射圆极化天线，通过简单的天线结构，获得了优异的性能，实用性强；本发明设计的一对倾斜放置的并且末端短路的短路支节，激励起工作在行波状态的超宽带电偶极子和工作在siw传输线主模状态的宽带磁偶极子，同时提供正交相位延迟的功能；本发明的一个实施例证明，天线能够实现大于48.9%的阻抗带宽和46%的圆极化工作带宽，解决了端射圆极化天线工作带宽问题。

技术特征：

1.一种基于末端短路支节的宽带毫米波端射圆极化天线，构建在单层介质基板（9）中，包括天线馈电部分（4）和天线辐射部分（5），所述天线的馈电部分（4）包括馈电端口（1）和siw传输线（2），其特征在于：所述天线辐射部分（5）包括倾斜放置的金属支节（7）和末端开口siw（6）；所述倾斜放置的金属支节（7）有两个，在x方向上大小相同，方向相反，始端分别连接在siw传输线末端开口处的介质基板的上金属面（10）和介质基板的下金属面（11）上，倾斜延伸至位于天线辐射部分（4）的短路支节的两排短路通孔阵列（8）的金属通孔处，构成一对倾斜放置的并且末端短路的短路支节。

2.如权利要求1所述的基于末端短路支节的宽带毫米波端射圆极化天线，其特征在于：所述始端倾斜放置的末端金属支节（7）的宽度约为末端开口siw（6）宽度的一半。

3.如权利要求1所述的基于末端短路支节的宽带毫米波端射圆极化天线，其特征在于：两排短路通孔阵列（3）构建在天线介质基板（9）中，形成siw传输线（2），所述siw传输线（2）存在在介质基板（9）内部，上下是介质基板的上金属面（10）和介质基板的下金属面（11），两排所述短路通孔阵列（3）中间有缝隙，因此构成了半封闭的微波传输结构。

4.如权利要求1-3任一项所述的基于末端短路支节的宽带毫米波端射圆极化天线，其特征在于：所述倾斜放置的末端短路的金属支节（7）长度能够提供基本不随频率变化的相对相位延迟，所述相位延迟设置成90度。

5.如权利要求1-3任一项所述的基于末端短路支节的宽带毫米波端射圆极化天线，其特征在于：所述介质基板（9）利用单层pcb制版工艺单独制造或根据毫米波无线射频系统的板级布局，集成至射频前端系统中，构成板级的天线射频一体化系统。

6.如权利要求1-3任一项所述的基于末端短路支节的宽带毫米波端射圆极化天线，其特征在于：所述天线的馈电部分（4）还包括左半部分介质基板的上金属面（10）、左半部分介质基板的下金属面（11）和左半部分天线介质基板（9）。

7.如权利要求1-3任一项所述的基于末端短路支节的宽带毫米波端射圆极化天线，其特征在于：所述siw传输线（2）沿y轴延伸至天线的辐射部分（5）。

8.如权利要求1-3任一项所述的基于末端短路支节的宽带毫米波端射圆极化天线，其特征在于：所述天线的辐射部分（5）还包括右半部分天线介质基板（9）、右半部分介质基板的上金属面（10）和右半部分介质基板的下金属面（11）。

9.如权利要求1-3任一项所述的基于末端短路支节的宽带毫米波端射圆极化天线，其特征在于：所述天线馈电端口（1）设置有螺丝孔，用于和gcpw进行对接固定。

技术总结
本发明公开了一种基于末端短路支节的宽带毫米波端射圆极化天线，包括SIW馈电线路作为馈电部分和一对末端短路的倾斜支节作为辐射部分；其中，馈电部分的SIW传输线由两排短路通孔构成，末端保持开口状态，SIW传输线开口端的上下金属面连接一对倾斜的短路支节，该短路支节由SIW开口处分别倾斜延伸至位于辐射部分的两排短路通孔处，构成倾斜短路支节结构；所述天线结构可以在一块基板上实现，结构非常简单，加工制造成本低廉，可以无缝集成到微波毫米波电路中；本发明的一个实施例证明，所提天线能够实现大于48.9%的阻抗带宽和46%的圆极化工作带宽，相对于现有技术，本发明可有效地扩展圆极化天线的工作频率范围。

技术研发人员：许恒飞,韦朴,余雨,毛铮,蒋姝,唐蕾,郭丽红,杨洁,刘传清
受保护的技术使用者：南京工程学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15