[发明专利]一种平面圆极化天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种平面圆极化天线，属于微波技术领域。

背景技术

圆极化天线的研究可以追溯到1940年。因为圆极化天线可以抗降雨的干扰，可以接受任意极化的波，圆极化天线辐射的圆极化波也可以由任意极化的天线接收到，也不需要复杂的跟踪系统就可以实现较好的匹配，因而在RFID、无线通信、卫星通信等诸多领域具有广阔的应用前景。

目前，圆极化天线的制作大致可以划分为三种方法。第一种方法为产生两个极化和相位正交的模，从而实现圆极化；第二种方法为使用旋转结构，如微带平面旋转天线和立体结构的螺旋天线；第三种方法为在辐射贴片或介质谐振腔上产生交叉偶极子，这两个交叉偶极子的模极化和相位正交。微带天线是实现第一种方法的常见天线类型。为了达到产生两个极化和相位正交的模，微带天线有三种主要的方法，分别是单馈、多馈以及多元法。实现方式多以在辐射贴片上进行切角、表面开槽或采用准方形、近圆形的辐射贴片来实现。因此，以上方式基本上是采用在天线平面上产生两个极化和相位正交的模，从而实现圆极化，其辐射最大方向垂直于天线所在的平面(即：边射特性)。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新的纯平面结构双向圆极化天线，其波束为双向圆极化特性，且垂直于于天线所在的平面，具有结构简单，剖面尺寸低，体积小等特点，有利于平面化设计和小型应用。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种平面圆极化天线，包括介质基板；介质基板上表面设置有顶层对跖V形辐射单元、顶层振子单元、顶层馈电枝节、顶层匹配枝节，顶层对跖V形辐射单元的V形结点通过顶层匹配枝节与顶层振子单元连接，顶层对跖V形辐射单元的一端与顶层馈电枝节连接；介质基板下表面设置有底层对跖V形辐射单元、底层振子单元、底层馈电枝节、底层匹配枝节，底层对跖V形辐射单元的V形结点通过底层匹配枝节与底层振子单元连接，底层对跖V形辐射单元的一端与底层馈电枝节连接；顶层对跖V形辐射单元与底层对跖V形辐射单元的结构、尺寸相同，且相对于介质基板反对称排布；顶层振子单元与底层振子单元的结构、尺寸相同，且相对于介质基板反对称排布；顶层馈电枝节与底层馈电枝节的结构、尺寸相同，且相对于介质基板对称排布；顶层匹配枝节与底层匹配枝节的结构、尺寸相同，且相对于介质基板中心对称排布；顶层对跖V形辐射单元与底层对跖V形辐射单元构成开口环单元，顶层振子单元与底层振子单元构成振子天线单元，开口环单元与振子天线单元组合产生双向反旋的圆极化波束。

作为本发明的进一步优化方案，顶层对跖V形辐射单元(2)与底层对跖V形辐射单元(3)的V形结点的连线垂直于振子天线单元的轴线。

作为本发明的进一步优化方案，顶层对跖V形辐射单元与底层对跖V形辐射单元的V形夹角范围均为60°至140°。

作为本发明的进一步优化方案，开口环单元的单元臂长与振子天线单元的单元臂长之差为十六分之一至四分之一波长。

作为本发明的进一步优化方案，介质基板的介电常数为2至20。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明使用平面结构的开口环和振子组合，产生垂直于天线平面的双向辐射波束，实现双向圆极化特性，并且制作工艺简单，成本低廉；本发明在垂直天线方向上产生的圆极化波束可接收任意极化的波，其实现的双向圆极化特性适用于手持式RFID读写器天线；同时，本发明也可以实现与衣物的共形设计，利用人体作为反射体，向人体以外的方向形成单一极化的圆极化波束，用于读取物联网环境中可能存在的各种标签，在物联网系统中将有十分广泛的应用前景。

附图说明

图1是天线的正面结构与参考坐标示意图。

图2是天线的三维立体示意图与参考坐标示意图。

其中，1是介质基板，2是顶层对跖V形辐射单元，3是底层对跖V形辐射单元，4是顶层振子单元，5是底层振子单元，6是顶层馈电枝节，7是底层馈电枝节，8是V形开口环夹角，11是顶层匹配枝节，12是底层匹配枝节。

图3采用IE3D软件计算的天线轴比示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。