[发明专利]一种新型多极化透射阵天线

说明书

本发明公开了一种新型多极化透射阵天线，包括：线极化馈源、透射阵列；透射阵列设置在线极化馈源的下方，是由81个透射单元组成；透射阵列单元包括：金属层、介质层、空气层；金属层上蚀刻有矩形环缝隙，金属层镀在介质层的上表面，不同介质层之间设置有空气层。本发明实现了不同旋向的圆极化和线极化的状态切换，使透射阵天线能够实现多极化变换的工作特性，实现不同旋向的圆极化和线极化的切换，免去了使用多副天线来实现不同极化的麻烦，大大提高了系统的集成度，促进了多极化透射阵天线技术的发展和应用；能够保持高透射率的基础上独立调节阵列单元在正交方向上的透射相位，天线实现在不同极化状态下的工作，并保持高增益。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种新型多极化透射阵天线。

背景技术

透射阵天线是将透镜天线和微带阵列天线的若干优点而形成的一种新型天线，它是由透射阵列和馈源天线组成的。透射阵列是由拓扑结构相似的透射型频率选择表面单元构成的，通过对阵列上每个单元进行相位补偿，以在阵列的另一侧产生所需要的辐射波束。由于其体积小、重量轻、剖面低、高增益等众多优点，已经在无线通信系统中获得了广泛的应用。在复杂的电磁环境中，由于圆极化天线具有极强的抗干扰特性而在微波系统中获得广泛应用。多极化透射阵天线作为一种在工作频段内能实现不同旋向圆极化和线极化切换的天线技术，已经成为透射阵天线技术的研究热点。传统的透射阵天线通常采用辐射线极化电磁波的馈源天线照射到透射阵列上，通过调节各个透射单元的尺寸对其进行相位补偿后在阵列的另一侧产生同相的高增益波束，透射波的极化方式为单一的线极化。为了产生圆极化波束，传统透射阵天线的馈源必须是圆极化天线，但这也仅仅只能实现单一的圆极化。

虽然现有的透射阵天线已经获得了广泛的应用，但随着无线通信技术的发展和极化分集技术的日益普遍，无线通信系统要求同一款天线既能实现线极化工作，又能实现线极化工作，而同时满足这些要求非常困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型多极化透射阵天线，旨在解决虽然现有的透射阵天线无法同时满足同一款天线既能实现线极化工作，又能实现线极化工作的问题。

本发明是这样实现的，一种新型多极化透射阵天线，所述新型多极化透射阵天线包括：线极化馈源、透射阵列单元；线极化馈源的下方设置有透射阵列；

线极化馈源,是一个Vivaldi天线，用于向透射阵列单元发射电磁波信号，

透射阵列单元,用于将馈源发出的电磁波透射到单元的另一侧，并调节透射波相位。

进一步，所述透射阵列单元包括：金属层、介质层、空气层；

金属层上蚀刻有矩形环缝隙，金属层镀在介质层的上表面，不同介质层之间设置有空气层。

进一步，Vivaldi天线作为透射阵天线的线极化馈源；采用三层矩形环缝隙结构作为透射阵列单元。

进一步，所述透射阵列是由81个三层结构的矩形环缝隙单元按照方形栅格分布周期性排列而成。

进一步，所述透射阵列单元均按照调节单元缝隙尺寸的方式对不同的极化方向进行相位补偿,通过调节缝隙沿横轴方向和纵轴的尺寸，使透射阵列单元沿横轴方向和纵轴方向的透射相位相差90度，并使透射阵列单元沿横轴方向的透射相位能够补偿由馈源到各单元的路程差所造成的相位差。

进一步，所述的透射阵列单元通过合理调节缝隙尺寸的方式，保证透射阵列单元透射系数维持在0.8以上，使馈源发出的电磁波全透射到单元的另一侧。

进一步，调整线极化馈源的空间旋转角度，阵列方向图实现不同旋向的圆极化和线极化的转换，当馈源与XOY面呈45度角时，阵列的方向图的极化方式为左旋圆极化；当馈源与XOY面呈0度角或90度角时，阵列的方向图的极化方式为线极化；当馈源与XOY面呈-45度角时，阵列的方向图的极化方式为右旋圆极化。