[发明专利]基于同相功分器馈电的双偶极子定向天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种印刷双偶极子天线，尤其涉及一种基于同相功分器馈电的双偶极子定向天线。

背景技术

近年来，无线通信技术得到了很大的发展并得到了广泛的应用。天线是无线通信系统中不可或缺的重要组成部分，其主要用途是在特定的方向上高效率的辐射和接收电磁波信号。由于无线通信电子设备朝着多功能、小型化的方向发展，越来越多的通信系统要求低成本、易制作、易于和其他微波射频平面电路集成的天线，并且要求天线具有一定的定向辐射特性，这使得宽频带、高增益、定向辐射的小型天线成为目前研究的热点课题之一。此外，定向辐射天线也是解决现代无线通信系统的电磁兼容问题的较好解决手段之一。因此，宽带定向天线的应用越来越广泛。

但是，在某些具体的应用中，对于天线还有诸如体积、重量、效率和环境适应性等方面的特殊要求。例如：对于机载平台，要求天线剖面薄、重量轻、效率高并且满足一定的环境应用条件。

在现有实现天线宽带定向辐射特性的技术中，主要采用宽带定向辐射的天线，如喇叭天线、对数周期天线、渐变结构的天线。虽然这些天线都可实现宽频带定向工作的能力，但是天线的尺寸较大，而且实现宽频带的结构较为复杂，参数之间的影响较大，设计不够灵活。一般而言，宽带定向天线不仅需要满足阻抗带宽，还要求天线的方向图在其工作频带内应具有稳定辐射的恒定波束，天线结构尺寸也应尽量小巧。由于平面结构的天线易于设计和加工，因此，平面印刷天线成为天线设计的首选形式。同时，在同一平面实现宽带天线，且结构简单易于实现，参数天线易于调节是设计实现的目的。目前，很多发明创造都集中在如何拓展平面印刷天线的频带宽度的问题上，但对平面印刷天线带宽相对固定，结构复杂的问题，在此之前并没有能够得到有效的改善。

印刷偶极子天线是常见的平面天线形式，易制作且容易与其他的微波电路集成。但是单个偶极子天线的增益有限，为提高辐射增益，通常利用双偶极子组成阵列的形式实现定向辐射来提高增益。双偶极子组成阵列通常有两种形式，一是两个阵列单元同相馈电，二是两个阵列单元反相馈电形成W8JK结构。同相馈电双偶极子天线需要通常平衡馈电结构。常见的微带馈电结构会极大的影响辐射方向性。专利201010556591.2利用集成波导实现了双偶极子天线的馈电结构。但集成波导需要较大的体积实现过渡设计，增加了天线的尺寸。反相馈电的双偶极子天线形成W8JK结构，可以实现定向辐射，同样可以有效的提高天线辐射增益，但其同样需要复杂的结构实现反相馈电。因此，为反相馈电的印刷双偶极子设计易于集成的馈电网络，成为双偶极子阵列天线的关键问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、体积小、易于集成的基于同相功分器馈电的双偶极子定向天线，其采用同相功分器作为馈电网络，为需要反相馈电的双偶极子天线馈电。

为实现上述目的，本发明的基于同相功分器馈电的双偶极子定向天线，包括介质基板、双偶极子辐射单元、馈电单元、第一平行耦合双线和第二平行耦合双线。上述双偶极子辐射单元由两个印刷在介质基板上的印刷偶极子组成，上述馈电单元为同相功分器，同相功分器的输出端口通过第一平行耦合双线和第二平行耦合双线与上述双偶极子辐射单元相连。

作为本发明的进一步改进，上述同相功分器包括第一微带馈线、第二微带馈线、共面波导第一槽线、共面波导第二槽线、共面波导馈线，上述共面波导第一槽线与第一微带馈线耦合形成第一微带槽线转换结构；上述共面波导第二槽线与第二微带馈线耦合形成第二微带槽线转换结构；第一微带槽线转换结构、第二微带槽线转换结构与共面波导馈线构成共面波导馈入、微带输出的同相功分器；上述同相功分器的第一微带馈线和第二微带馈线分别通过第一平行耦合双线、第二平行耦合双线与双偶极子辐射单元相连。其中，共面波导第一槽线、共面波导第二槽线还与共面波导馈线相连，外加的激励信号通过共面波导馈线的远离共面波导第一槽线和共面波导第二槽线的一端实现同相功分器的信号馈入；上述第一微带馈线与第一平行耦合双线、第二微带馈线与第二平行耦合双线连接处形成同相功分器的两个输出端口，经同相功分器处理后的激励信号从两个输出端口输出，经第一平行耦合双线和第二平行耦合双线连接到双偶极子辐射单元，实现双偶极子辐射单元的馈电，双偶极子辐射单元的两个印刷偶极子共同作用将电磁波能量辐射出去，实现无线通信功能。