一种高增益宽频带圆极化天线的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种高增益宽频带圆极化天线，属于圆极化天线技术领域，其包括谐振腔，谐振腔包括相互平行设置的上层介质基板和下层介质基板；在上层介质基板的下表面设置部分反射表面；在下层介质基板的下表面印制敷铜面作为接地板，在接地板的下面设有底板，在底板的下表面印制馈电网络，在下层介质基板上印制圆极化辐射单元。本实用新型的结构更加简单，通过部分反射表面以及与部分反射表面平行的接地板构成谐振腔，利用谐振特性使得不需要很多阵列单元增益即可得到显著的提高，同时，圆极化辐射单元间结构上依次旋转90度构成宽频带圆极化；本实用新型的圆极化馈电单元间距离虽然较常规天线阵列单元间距离要大的多，但却没有栅瓣出现；具备很好的实用性。
【专利说明】
-种高増益宽频带圆极化天线
技术领域
[0001] 本实用新型属于圆极化天线技术领域，具体设及一种高增益宽频带圆极化天线。
【背景技术】
[0002] 圆极化天线在无线电领域中有重要作用，特别在航天飞行器中，由于飞行器位置 姿态的固定，它们的通讯测控设备都要求是共形的、重量轻、体积小而且成本低的圆极化天 线。圆极化微带天线就是能满足运些要求的比较理想的天线。
[0003] 现代雷达、卫星通信等领域通常需要使用较高增益的圆极化天线。通常采用天线 阵列来实现，且阵列单元数较多，为此需要复杂的馈电网络来实现圆极化的幅度和相位条 件。因此带来的问题是馈电结构复杂和单元间的互禪对天线性能的影响，从而导致天线的 带宽特别是轴比带宽较窄。 【实用新型内容】
[0004] 实用新型目的：本实用新型的目的在于提供一种高增益宽频带圆极化天线，简化 了高增益圆极化天线中采用复杂馈电网络进行馈电的方式。
[0005] -种高增益宽频带圆极化天线，包括谐振腔，谐振腔包括相互平行设置的上层介 质基板和下层介质基板;在所述的上层介质基板的下表面设置部分反射表面;在所述的下 层介质基板的下表面印制敷铜面作为接地板，在接地板的下面设有底板，在底板的下表面 印制馈电网络，在下层介质基板上印制圆极化福射单元;所述的圆极化福射单元为4个，且 相邻的圆极化福射单元依次旋转90度。
[0006] 所述的部分反射表面由若干圆环形贴片组成，圆环形贴片沿正交方向周期设置， 且部分反射表面所占面积面积小于上层介质基板的下表面所占面积的50%。
[0007] 所述的圆环形贴片印制在上层介质基板的下表面上。
[0008] 所述的圆环形贴片在两个正交方向上的周期长度相等。
[0009] 所述的上层介质基板、下层介质基板和底板之间均通过紧固件固定。
[0010] 所述的接地板与部分反射表面之间的距离为d，其满足d=(l/2+n/2)A〇,其中Ao为 中屯、频率电磁波的自由空间波长，n为整数;其中，d和Ao单位均为mm。
[0011] 所述的相邻圆极化福射单元之间间距1 = 1.0-1.5入0。
[0012] 有益效果：与现有的圆极化天线相比，本实用新型的一种高增益宽频带圆极化天 线，免除了传统高增益圆极化天线阵列单元多、馈电网络复杂的缺点，结构更加简单;通过 部分反射表面W及与部分反射表面平行的接地板构成谐振腔，利用谐振特性使得不需要很 多阵列单元增益即可得到显著的提高，同时，圆极化福射单元间结构上依次旋转90度构成 宽频带圆极化;本实用新型的圆极化馈电单元间距离虽然较常规天线阵列单元间距离要大 的多，但却并没有栅瓣出现;具备很好的实用性。
【附图说明】
[0013] 图I为宽频带圆极化高增益天线的主视图；
[0014] 图2为宽频带圆极化高增益天线的侧视图；
[0015] 图3为部分反射表面的结构示意图；
[0016] 图4为部分反射表面周期单元的结构示意图；
[0017] 图5为福射单元及单元间位置相对关系的结构示意图；
[0018] 图6为反射系数曲线图；
[0019]图7为轴比频响曲线图；
[0020] 图8为增益频响曲线图；
[0021] 图9为水平面方向图；
[0022] 图10为垂直面方向图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。
[0024] 如图1-3所示，高增益宽频带圆极化天线，包括谐振腔2,谐振腔2包括相互平行设 置的上层介质基板21和下层介质基板23。上层介质基板21和下层介质基板23间隔设置，空 气可W进入两者之间。
[0025] 在上层介质基板21的下表面设置部分反射表面，该部分反射表面由若干圆环形贴 片22组成，圆环形贴片22沿正交方向周期设置，圆环形贴片22直接印制在上层介质基板21 的下表面上。
[0026] 在下层介质基板23的下表面印制敷铜面作为接地板24,在接地板24的下面设有底 板25,在底板25的下表面印制有微带线构成的馈电网络26。接地板24与部分反射表面之间 的距离为d，其满足d=(l/2+n/2)A〇的条件，其中Ao为中屯、频率电磁波的自由空间波长，n为 整数。上层介质基板21、下层介质基板23和底板25之间均通过紧固件27固定。其中，d和Ao单 位均为mm。
[0027] 如图4所示，圆环形贴片22在两个正交方向上的周期长度相等，均为P，圆环外半径 为r，宽度均为W。部分反射表面在上层介质基板21下表面所占面积较小。其中，P、r、w单位均 为mm。
[0028] 如图5所示，在下层介质基板23上印制4个圆极化福射单元1，相邻的圆极化福射单 元1依次旋转90度，且相邻圆极化福射单元1之间间距1 = 1.0-1.5A〇,较常规天线阵列单元 间距离要大的多，属于稀疏布阵。
[0029] 为了便于说明各结构参数的设计过程，给定结构参数：圆环形贴片22的圆环外半 径r = 3.4mm，宽度W = 0.5mm，沿两个方向的周期长度均为P = 8.5mm，中屯、频率f = 10細Z，接 地板24与部分反射表面之间的距离d = 15mm，满足：
[0030]
[0031] 其中Ao为中屯、频率电磁波的自由空间波长，1 = 1.0-1.5A0。选用仿真软件如Ansoft 公司的HFSS、CST公司的Microwave Studio CST等高频仿真软件，在计算机上模拟仿真得 到:如图6所示的反射系数曲线图、图7所示的轴比频响曲线图、图8所示的增益频响曲线图、 图9所示的水平面方向图、图10所示的垂直面方向图。W上得到的曲线实在给定条件下获 得，若改变结构参数也可W获得相似的曲线。
[0032] 从图6-10可知，天线的最高增益达到了 16.5地i，且反射系数< -10地，轴比< 3地， 增益降落< 2地的公共带宽达到了 12% (9.4-10.6GHz)。
【主权项】
1. 一种高增益宽频带圆极化天线，其特征在于:包括谐振腔(2)，谐振腔(2)包括相互平 行设置的上层介质基板(21)和下层介质基板(23);在所述的上层介质基板(21)的下表面设 置部分反射表面;在所述的下层介质基板(23)的下表面印制敷铜面作为接地板(24)，在接 地板(24)的下面设有底板(25)，在底板(25)的下表面印制馈电网络(26)，在下层介质基板 (23)上印制圆极化辐射单元(1);所述的圆极化辐射单元(1)为4个，且相邻的圆极化辐射单 元(1)依次旋转90度。2. 根据权利要求1所述的一种高增益宽频带圆极化天线，其特征在于:所述的部分反射 表面由若干圆环形贴片（22)组成，圆环形贴片（22)沿正交方向周期设置，且部分反射表面 所占面积面积小于上层介质基板(21)的下表面所占面积的50%。3. 根据权利要求2所述的一种高增益宽频带圆极化天线，其特征在于:所述的圆环形贴 片(22)印制在上层介质基板(21)的下表面上。4. 根据权利要求2所述的一种高增益宽频带圆极化天线，其特征在于:所述的圆环形贴 片(22)在两个正交方向上的周期长度相等。5. 根据权利要求1-4中任意一项所述的一种高增益宽频带圆极化天线，其特征在于:所 述的上层介质基板(21)、下层介质基板(23)和底板(25)之间均通过紧固件(27)固定。6. 根据权利要求1-4中任意一项所述的一种高增益宽频带圆极化天线，其特征在于:所 述的接地板(24)与部分反射表面之间的距离为d，其满足d=(l/2+n/2H()，其中λ〇为中心频 率电磁波的自由空间波长，η为整数。7. 根据权利要求6所述的一种高增益宽频带圆极化天线，其特征在于:所述的相邻圆极 化福射单元(1)之间间距1 = 1.0-1.5入〇。
【文档编号】H01Q1/36GK205583153SQ201620297561
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】刘震国
【申请人】南京逸然电子科技有限公司