[实用新型]宽频带宽波束圆极化天线

说明书

技术领域

本发明涉及天线领域，尤其涉及卫星通讯、导航天线的宽频带宽波束圆极化天线。

背景技术

当前圆极化天线主要有微带贴片、螺旋天线、十字交叉振子等结构。

微带贴片天线波束宽度宽，低仰角性能好，但受介质板材厚度限制，带宽有限，通常单层微带天线，带宽仅有1-2％，即使采用很多层微带板堆叠，能展宽有限带宽，可达到一个倍频程，但成本居高不下，通常用作宽波束窄频带无线信号传输。

螺旋天线的波束宽度较窄，低仰角性能不好，而且占用体积较大，不利于系统集成，通常用于窄波束定向信号传输。

十字交叉阵子天线的波束宽度宽，因此低仰角性能好，但占用体积大，带宽窄，也仅可用于宽波束窄频带无线信号传输。

上述天线都不具备宽频带，宽波束圆极化信号传输的能力。众所周知，频带宽，则可传输的信息容量大，波束宽，则接受各方向角度信号的能力强。

目前我国现有北斗系统卫星定位及通讯天线，通常采用几个窄频微带贴片天线或微带贴片天线加十字交叉振子天线的形式实现多点频覆盖，系统复杂，占用体积大，多个天线集成在一起相互干扰较多，影响电性能，装配也不便。如果有一种宽频带的圆极化天线，可以完全覆盖北斗的工作频段，那么在电性能及生产装配上将具有明显的优势。

发明内容

发明的目的：为了提供一种可以解决宽频带、宽波束的圆极化信号的发射与接收的问题的宽频带宽波束圆极化天线。

为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：

方案1：

宽频带宽波束圆极化天线，其特征在于，结构包含天线层和天线层下方的微带功分器层，所述天线层包含四个一体化制作的弯曲渐变阵子，四个弯曲渐变阵子分别各自连接一个馈电金属柱，所述馈电金属柱和微带功分器层上的微带功分器电路连接，所述微带功分器层为一分四的微带功分器。

本发明进一步技术方案在于，所述四个一体化制作的弯曲渐变阵子形状完全相同，其各自连接的馈电金属柱垂直于水平面分布且位于天线整体的中部，穿过四个弯曲阵子的共有底面。

本发明进一步技术方案在于，所述四个一体化制作的弯曲渐变阵子表面圆滑。

本发明进一步技术方案在于，所述四个一体化制作的弯曲渐变阵子各自包含一个尖端，所述尖端和馈电金属柱焊接，所述尖端与地平面夹角在20-50度之间。

本发明进一步技术方案在于，所述微带功分器层包含一个以上的可以控制微带线长短依次实现90度相移的功分器单元或者宽带电桥，多个功分器单元或者宽带电桥之间相连。

本发明进一步技术方案在于，所述功分器单元或者宽带电桥有三个，其构成的微带功分器电路与一个以上的馈电金属柱分别连接。

本发明进一步技术方案在于，所述微带功分器层贴装在四个一体化制作的弯曲渐变阵子的共有底面上。

本发明进一步技术方案在于，所述天线为一体加工制造且直接与地板相连，为自支撑一体结构，所述馈电金属柱不与地面接触，在地板上开的过孔，让馈电金属柱穿过，过孔与馈电金属柱保持同心。

方案2：

利用如上所述的宽频带宽波束圆极化天线的圆极化的方法，其特征在于，微带功分器层的每个单元控制微带线长短依次实现90度相移，微带功分器电路与馈电金属柱相连并通过该馈电金属柱为四个弯曲渐变阵子馈电，实现左旋或右旋圆极化辐射。

采用如上技术方案的本发明，具有如下有益效果：采用了自支撑接地一体结构的四单元弯曲渐变阵子，用四个存在九十度相位差的金属柱对它们同时馈电，实现宽带圆极化的辐射特性。金属柱后面用微带功分器来实现馈电的相位差和等功率分配。与现有技术相比，该新型天线具备工作频带宽，波瓣宽度宽，圆极化特性好，加工精度要求不高，安装方便等特点。非常适用于高性能的卫星导航地面接收设备，比如车辆，船舶，飞机，火车等。这个能力在卫星导航定位领域的优势极其明显。

附图说明

图1为天线及馈电柱示意图；

图2为驻波反射系数仿真图；

图3为馈电网络示意图；

图4为天线圆极化辐射方向图；

其中：1.弯曲渐变阵子；2.馈电金属柱；3.功分器单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步进行说明；

自支撑接地一体结构四个弯曲渐变阵子1及四个馈电金属柱2，之间采用焊接进行连接，如图1所示。