[发明专利]一种双圆极化微带天线阵

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种微带天线阵。

背景技术

对卫星通信和遥感系统来说，为有效传输信息，克服电离层法拉第旋转效应引起的极化畸变，要求天线具有圆极化的性能，且同一天线阵面在接收模式与发射模式下同时工作，这就要求天线具备双圆极化的工作能力。军用方面，空间目标预警领域，各国也普遍采用双圆极化天线作为基本辐射单元组阵。在民用方面，广播电视系统采用双圆极化天线亦可有效减小信号漏失、克服重影。这也一定程度上也推动了双圆极化天线技术的发展。因此双圆极化天线技术在军用和民用领域的应用范围越来越广泛。

在星载和机载的应用场合，还有重量的要求。这要求天线在满足波束宽度、增益、极化、隔离、扫描能力等指标时还要尽可能的轻便可靠。天线的高度也需要尽可能的小，以免改变飞行器的气动特性和带来不必要的机械干涉。

常见的双圆极化相控阵天线单元主要有以下三种形式：一、振子天线。包括十字交叉分布的微带振子和金属振子。其主要的优点在于带宽宽，波束宽度宽可达120°，可以适应大角度扫描的要求（张健鑫，傅光，陈曦，张涛，李东超，圆极化十字交叉振子的设计，微波学报，Vol.S2，2010.8，pp:183-186.）。其缺点在于剖面高，不适合机载、星载等场合的使用。二、背腔式缝隙天线。该类天线通过在背腔激励的金属板上开环形或十字形的槽实现了圆极化的性能（Sievenpiper D, Hsu H P, Riley R M. Low -profile cavity-backed crossed-slot antenna with a single-probe feed designed for 2.34 GHz satellite radio applications，IEEE Trans Antennas Propagat, 2004, 52(3) : 873-879）。其主要的缺点在于对地面对方向图的影响大，可能出现波纹。三、微带天线。微带天线具有低成本、低剖面、易于集成和共形的特点，适于设计低剖面圆极化天线。目前已知的双圆极化微带天线阵，其实现方式有两种：一是四点馈电的方式，需要结合定向耦合器和不等相位功分器组成馈电网络（汪雪刚，李瑞，吴多龙，李庚禄，GPS双频圆极化微带天线的设计，广州工业大学学报，Vol.28，No.2，2011.6,pp:43-46）。其优点是，贴片表面电流分布更符合圆极化特性，可以有效抑制高阶模式产生的交叉极化分量，轴比性能较好。缺点是，馈电网络复杂、庞大，成本高。二是双点馈电的方式，需要定向耦合器或者不等相位功分器组成馈电网络。对于多次反射有所抑制，亦可容忍馈电相位的误差。相比四点馈电方案，其优势在于实现简单，易于组阵。（薛欣，张福顺，冯昕罡，冯睿，双圆极化微带天线的设计，电波科学学报，Vol.25，No.2，2010.4，pp:393-396.）。

发明内容

为了解决圆极化微带天线的双点馈电微带天线阵的馈电网络与贴片单元同层设计的问题，本发明的目的在于提供一种双圆极化微带天线阵，使其具有、低交叉极化、结构简单牢固、加工便利的特点，并且具有实现宽角扫描双圆极化天线阵的工程潜力。

通过背景技术可以得知：微带贴片型双圆极化天线的馈电网络复杂，且需要与微带阵面集成，在组阵时必然出现互耦、谐振等不可避免的恶化天线阵性能的问题。现有技术通过缝隙耦合馈电技术的方法予以规避。（Rostan, F.; Wiesbeck, W., Dual polarized microstrip patch arrays for the next generation of spaceborne synthetic aperture radars, 1995International Geoscience and Remote Sensing Symposium, IGARSS '95. Quantitative Remote Sensing for Science and Applications ,vol.3, pp. 2277-2279.）其缺点是额外增加了一张微带板和一张泡沫板。本发明所需解决的具体问题就是如何选择合适的贴片形式、馈电网络、去谐振、去耦合结构来解决上述问题。

一种双圆极化微带天线阵包括由上至下依次贴合的辐射微带板2、泡沫板4、馈电微带板5和金属地板6，并由两个以上的金属柱3贯穿固定连接，形成一块双圆极化微带天线阵板；