一种毫米波宽带圆极化平板天线和设计方法与流程

本申请涉及微波，尤其涉及一种毫米波宽带圆极化平板天线。

背景技术：

1、近年来，随着通信行业的快速发展，宽带频带的开放极大地刺激了宽带系统和器件的发展。5g是面向移动通信需求而发展的新一代移动通信系统，5g通信频段包括sub-6g和毫米波频段。sub-6g是利用6ghz以下的带宽资源来发展5g，凭借其覆盖能力强、穿透能力好，目前已经逐渐商用。wrc-19公布的5g毫米波频段具有频谱宽、稳定性高、方向性好、频谱干净等优势，在未来具有非常大的发展潜力。近年来，由于对高速通信的需求不断增加，毫米波通信系统已成为热门话题。考虑到低大气吸收、短波长和广泛可用的频带，w波段对各种应用都很有吸引力。圆极化天线在毫米波(mmw)通信系统中被广泛使用，因为它们可以减少多径干扰波传播中的极化失配。与线极化天线相比，圆极化天线在实际应用中可以提供更好的灵活性和移动性。圆极化天线较线极化天线具有低极化失配、抑制多径干扰、极化多样性和灵活的方向性等优点。因此，毫米波宽带圆极化天线作为通信系统的关键器件，受到了国内外学者的广泛关注和研究。

2、现有技术已经提出了在毫米波下工作的平行板结构圆极化天线，该天线利用倾斜缝隙产生圆极化场。使用两个矩形板来实现ka波段的圆极化平行板天线，使其在无线通信系统中更具竞争力。这种天线的主要缺点是带宽窄(仅13％)，这限制了其应用。，且频段在ka波段(26.5-40ghz)，主要是工作在低频。

技术实现思路

1、本申请提出一种毫米波宽带圆极化平板天线，解决现有技术的平行板圆极化天线带宽较窄、工作频率低的问题，尤其涉及一种具有工作在w频段的宽带圆极化天线。

2、一方面，本申请实施例提出一种毫米波宽带圆极化平板天线，包括：

3、相对设置的半圆形平行板，顶部为开放的半圆形边，底部平行边通过金属连接；

4、底部中央设置矩形波导馈电口，口面宽度方向与平行边呈小于90°的夹角。

5、在本申请的一个实施例中，平行板内侧设置有突起的脊。

6、在本申请的一个实施例中，两平行板内侧设置有对称突起的脊。

7、在本申请的一个实施例中，所述脊的方向与底边平行。

8、另一方面，本申请实施例提出一种毫米波宽带圆极化平板天线设计方法，用于实现本申请任意一项实施例所述毫米波宽带圆极化平板天线，包含以下步骤：改变所述夹角的大小，获取辐射场分布数据；根据所述辐射场分布数据，确定辐射场模式改变。

9、在本申请的一个实施例中，所述方法包含以下步骤：调整所述平行板的半径和/或距离，得到符合圆极化天线特性的幅值和相位条件。

10、在本申请的一个实施例中，所述方法包含以下步骤：通过设置在平行板内侧的脊，调整tem和te模的相位传播常数。

11、在本申请的一个实施例中，所述方法包含以下步骤：通过设置在平行板内侧的脊，改变阻抗带宽和/或轴比带宽。

12、在本申请的一个实施例中，所述方法包含以下步骤：用以下至少一种方式改变设置在平行板内侧的脊：位置、长度、宽度、方向、数量。

13、本申请的任意一项实施例，可通过电磁场数值计算和/或实验测量手段实施。

14、本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

15、本申请专利行平板波导激励的模式机理出发，基于斜槽结构对平行板结构馈电产生圆极化波，提出一种工作在w-band的宽带圆极化天线，分析其机理特性，设计出具有紧凑简单的结构、容易加工、良好的辐射特性及大带宽的圆极化天线。

16、本申请提出一种工作在w频段的结构简单宽带圆极化天线，该天线由带脊的半圆平行板和倾斜波导组成。通过在平行板上加载脊线，提高了平行板天线的工作带宽。

17、本申请专利针对毫米波圆极化天线存在带宽窄的难点问题，在天线中加入脊，拓宽了轴比带宽和阻抗带宽，实现在76.3ghz-110 ghz(36.18％)频段内，轴比ar<3db和s11<-10db。

技术特征：

1.一种毫米波宽带圆极化平板天线，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种毫米波宽带圆极化平板天线，其特征在于，平行板内侧设置有突起的脊。

3.如权利要求1所述的一种毫米波宽带圆极化平板天线，其特征在于，两平行板内侧设置有对称突起的脊。

4.如权利要求2或3所述的一种毫米波宽带圆极化平板天线，其特征在于，

5.一种毫米波宽带圆极化平板天线设计方法，用于实现权利要求1～4任意一项所述毫米波宽带圆极化平板天线，其特征在于，包含以下步骤：

6.一种毫米波宽带圆极化平板天线设计方法，用于实现权利要求1～4任意一项所述毫米波宽带圆极化平板天线，其特征在于，包含以下步骤：

7.一种毫米波宽带圆极化平板天线设计方法，用于实现权利要求1～4任意一项所述毫米波宽带圆极化平板天线，其特征在于，包含以下步骤：

8.如权利要求7所述的一种毫米波宽带圆极化平板天线设计方法，其特征在于，通过设置在平行板内侧的脊，改变阻抗带宽和/或轴比带宽。

9.如权利要求7所述的一种毫米波宽带圆极化平板天线设计方法，其特征在于，用以下至少一种方式改变设置在平行板内侧的脊：位置、长度、宽度、方向、数量。

10.如权利要求5～9任意一项所述的一种毫米波宽带圆极化平板天线设计方法，其特征在于，通过电磁场数值计算和/或实验测量手段实施。

技术总结
本申请公开了一种毫米波宽带圆极化平板天线，包括相对设置的半圆形平行板，顶部为开放的半圆形边，底部平行边通过金属连接；底部中央设置矩形波导馈电口，口面宽度方向与平行边呈小于90°的夹角。本申请还包含所述毫米波宽带圆极化平板天线的设计方法。本申请解决现有技术的平行板圆极化天线带宽较窄、工作频率低的问题，尤其涉及一种具有工作在W频段的宽带圆极化天线。

技术研发人员：谢停停,龚鹏伟,谢文,姜河,王晨曦,徐培钧,马红梅,杨春涛
受保护的技术使用者：北京无线电计量测试研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11