[发明专利]一种宽波束宽度小尺寸的圆极化天线

说明书

技术领域

本发明涉及圆极化天线，尤其是涉及一种宽波束宽度小尺寸的圆极化天线。

背景技术

近年来，雷达、全球定位系统、蜂窝通信等无线电通信技术发展迅猛。对无线电通信持续增长的需求使越来越多的研究者投入到无线电通信系统的创新开发之中。在无线电通信系统中，天线是一个核心元件。和线极化天线相比，圆极化天线具有更宽的接收和发射方位角，更好的移动性，以及更好的天气适应性等优点，所以被更广泛地应用在无线电通信当中。

卫星通讯要求圆极化天线具有宽视场角，一些特殊的设备甚至要求圆极化天线的波束宽度达到100°以上。同时，圆极化天线还必须具有高增益以及在正负10°的范围内都以圆极化方式工作（低轴比）。由于大部分卫星系统要求重量轻、尺寸紧凑、成本低以及容易实现量产，所以和其它圆极化天线相比，贴片天线特别适合与卫星通信。

通常，圆极化天线可以划分为两种类型：一种是单馈电形式的圆极化天线，另一种是双馈电形式的圆极化天线。单馈电天线的结构相对简单，因为它不需要外部馈电网络来提供两个正交振荡模。然而，传统的单馈电天线的轴比带宽非常窄（1%或者更小）。提高轴比带宽的方法之一是在辐射器上面添加刻槽。Ka-Lam Lau,Hang Wong and Kwai-Man Luk，在《A full-wavelength circularly polarized slot antenna》（刊载于IEEE Trans.Antennas Propagat.，vol.54,no.1,pp.741-743,Feb.2006）提出用正交刻槽来达到超过5%的轴比带宽和11dBi的增益，但是其天线尺寸过大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中的缺陷提出一种能实现更大的尺寸缩小幅度且产生非常宽的宽波束宽度小尺寸的圆极化天线。本发明所要进一步解决的技术问题是克服上述现有技术中单馈电圆极化天线轴比带宽非常窄的缺陷，提出一种轴比带宽比较宽的圆极化天线。

本发明的技术问题是这样加以解决的：

一种宽波束宽度小尺寸的圆极化天线，包括接地反射面、介电质基板、覆盖于介电质基板一侧的金属贴片、一连接接地反射面和金属贴片的同轴线；所述方形金属贴片上设有两个呈正交分布的终端开路的刻槽。

上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述接地反射面为方形接地反射面，所述金属贴片为方形金属贴片。

上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述介电质基板的相对介电常数为2.33，尺寸为0.316λ×0.316λ，其中λ为天线工作波长。

上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述方形金属贴片刻槽的长度为0.316λ，两个呈正交分布的所述刻槽将金属贴片以正交点为中心按顺时针方向分割为第一矩形贴片、第二矩形贴片、第三矩形贴片和第四矩形贴片，其中第一矩形贴片和第四矩形贴片的尺寸相同，均为0.020λ×0.156λ；第二矩形贴片和第三矩形贴片C的尺寸相同，均为0.293λ×0.156λ，其中λ为天线工作波长。

上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述介电质基板的相对介电常数为2.33，厚度为1.57mm，所述方形金属贴片刻槽的宽度为0.30mm。

上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述介电质基板与金属贴片通过所述同轴线支撑于所述接地反射面之上；同轴线的外壳与第二矩形贴片相连接，同轴线的轴线通过一直交铜桥与第四矩形贴片相连接。

上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述接地反射面的四个角出各连接有一个终端开路的短路柱状物，柱状物的轴线垂直于接地反射面且与上方的金属贴片的边缘角对齐，短路柱状物的高度小于所述接地反射面与介电质基板的垂直距离。

上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述接地反射面的尺寸为0.394λ×0.394λ, 柱状物的高度为0.138λ，其中λ为天线工作波长。

上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述接地反射面与介电质基板的垂直距离为0.143λ，其中λ为天线工作波长。

上述圆极化天线进一步优化的技术方案是，所述直交铜桥的短边为1.00mm，长边为5.40mm。