[实用新型]一种基于矩形环的宽带圆极化全向天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及无线通信领域，具体涉及一种基于矩形环的宽带圆极化全向天线。

背景技术

在天线系统中，任意极化来波都可以由圆极化天线接收，且圆极化天线辐射的圆极化波也可以由任意极化天线接收，因此，圆极化天线接收到的信号强度不受发射天线与接收天线相对取向影响。并且由于圆极化反射波的极化方向与入射波相反，所以在多径环境下采用圆极化天线可减小多径信号干扰，从而使其得以广泛应用于卫星通信、空间探测领域、地面移动通信、广播电视和毫米波通信等系统中。

在空间飞行器(如飞机、火箭、导弹等)、遥感遥测以及无线通信系统中广泛需要圆极化全向天线以保持与不同方位的目标进行通信，但不易实现宽带是圆极化天线的经典难题，阻碍了圆极化全向天线广泛应用。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种宽带宽、水平面全向辐射的基于矩形环的宽带圆极化全向天线。

本实用新型采用如下技术方案：

一种基于矩形环的宽带圆极化全向天线，包括天线辐射部分、柔性介质板、馈电基板、宽带馈电网络，所述宽带馈电网络蚀刻在馈电基板的正、反两面，还包括金属反射柱，所述柔性介质板弯曲成空心圆柱，所述金属反射柱放置于空心圆柱的中轴线上，所述天线辐射部分包括围绕空心圆柱外表面呈等分均匀环状排列的四个宽带矩形环，所述馈电基板水平放置于空心圆柱的中心。

所述空心圆柱直径为0.35λ₀～0.4λ₀，高度为1.57λ₀，其中λ₀为中心频率2GHz所对应自由空间的波长。

所述宽带矩形环由一个主辐射环和一个寄生环构成，所述主辐射环及寄生环均为矩形环，所述主辐射环及寄生环的环宽分别为0.04λ₀和0.02λ₀，两环相隔距离是0.01λ₀，其中λ₀为中心频率2GHz所对应自由空间的波长。

所述主辐射环包括主辐射环上部分及主辐射环下部分，两者对于横向中轴线上下对称，在所述横向中轴线的中间位置留有缝隙通过焊点与宽带馈电网络连接；所述寄生环包括寄生环上部分及寄生环下部分，所述寄生环上部分嵌套在主辐射环上部分内，所述寄生环下部分嵌套在主辐射环下部分内。

所述主辐射环上部分的右侧开有第一缝隙、主辐射环下部分的左侧开有第二缝隙，所述第一缝隙及第二缝隙的宽度是0.02λ₀，所述寄生环上部分的右侧开有第三缝隙，寄生环下部分的左侧开有第四缝隙，所述第三缝隙及第四缝隙宽度是0.01λ₀。

所述宽带馈电网络由四个宽带巴伦及阻抗匹配网络构成，所述每个宽带巴伦由在馈电基板反面的缝隙和正面的L型微带线构成，所述L型微带线的末端开路，另一端与阻抗匹配电路一端相连，所述阻抗匹配电路的另一端连接到空心圆柱的中央，接到馈电所用50Ω同轴线上。

所述馈电基板背面还印制有十字型导体贴片，所述十字型贴片上蚀刻了缝隙。

所述金属反射柱的直径为0.1λ₀，高度为1.5λ₀-1.6λ₀，厚度是0.007λ₀，金属反射柱在中部断开高度为0.07λ₀的缝隙放置宽带馈电网络，其中λ₀为中心频率2GHz所对应自由空间的波长。

当矩形环上的缝隙与矩形环呈S形状绕行时，实现左旋圆极化全向天线；当矩形环对于环的纵向中轴线左右对称翻转，此时，矩形环上的缝隙与矩形环呈反S形状绕行，实现右旋圆极化全向天线。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型采用定向圆极化矩形环天线具有宽带性能，实现了宽带圆极化，并且四个定向圆极化矩形环天线组合围绕空心圆柱环状均匀放置保证了天线的全向性；

(2)圆极化全向天线的极化旋向由环上缝隙位置决定，当矩形环和缝隙组合成S形，构成左旋圆极化全向天线，如其左右翻转，组合成形，则构成右旋圆极化全向天线，转换方式灵活；

(3)每个矩形环包括一个主辐射环和一个寄生环，可以通过调整主辐射环和寄生环尺寸及相对位置，利用两环之间耦合展宽了天线带宽，实现宽带圆极化特性，寄生环对天线圆极化性能与阻抗性能均有影响；

(4)金属反射柱只对天线圆极化性能产生影响，几乎不影响其回波损耗性能；