[发明专利]一种宽轴比波束的低剖面全向圆极化天线

说明书

技术领域

本发明属于全向圆极化天线技术领域，特别涉及一种宽轴比波束的低剖面全向圆极化天线。

背景技术

圆极化天线因其具有降低外界干扰、抑制雨雾、抗多径反射的优点，在卫星通讯系统、电子对抗、导航系统等领域得到广泛应用。全向圆极化天线，在前者基础上进一步扩大天线覆盖范围，减小信号的漏失，可有效消除极化畸变影响，增强了移动设备在不同运动环境中的接发能力，在遥测遥感、天文、电视广播，移动通信等方面应用具有重要意义。

目前，国内外对全向圆极化天线进行了大量研究，提供了很多实现方法。2015年，Yi Fan等人在IEEE Transactions on Antennas and Propagation发表了“Wideband Omnidirectional Circularly Polarized Antenna Based on Tilted Dipoles”，通过在圆柱体外层包裹刻有四条倾斜偶极子的柔性基板实现宽带全向圆极化。2015年，Bin Zhou等人在IEEE Antenna and Wireless Propagation Letters发表了“An Omnidirectional Circularly Polarized Slot Array Antenna With High Gain in a Wide Bandwidth”，该文基于同轴圆柱结构，在外围圆柱导体表面加载缝隙阵列实现宽波束全向圆极化。然而，这些天线采用的都是非低剖面结构。2014年，Y.M.Pan等人在IEEE Transactions on Antennas and Propagation发表了“Wideband and Low-Profile Omnidirectional Circularly Polarized Patch Antenna”，该文通过在圆形贴片边缘引入六条弯曲枝节，加载一组与地相连的短路探针实现低剖面宽带全向圆极化。2016年，Yuzhong Shi等人在IEEE Antenna and Wireless Propagation Letters发表了“Wideband and Low-Profile Omnidirectional Circularly Polarized Antenna With Slits and Shorting-Vias”该文通过加载短路过孔，并在上层贴片和地引入矩形槽，实现低剖面宽带全向圆极化。然而，这些天线的3dB轴比波束较窄，在移动通信应用中受到了限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种宽轴比波束的低剖面全向圆极化天线，解决现有圆极化天线3dB轴比波束窄、体积大的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种宽轴比波束的低剖面全向圆极化天线，其中：包括介质基板、复合涡旋辐射器和圆形接地板，所述复合涡旋辐射器和圆形接地板分别贴在所述介质基板的上表面和下表面上，且两者的中心位于同一垂直的中心线上；所述复合涡旋辐射器的中心和所述圆形接地板的中心之间贯通并设置有同轴馈电探针。

进一步，所述复合涡旋辐射器包括圆形贴片和六个复合枝节贴片，所述六个复合枝节贴片均匀设在圆形贴片的边缘并与其连接，形成涡旋结构；

所述复合枝节贴片包括涡旋贴片、扇形贴片和圆形焊盘；所述涡旋贴片一端与圆形贴片的边缘连接，所述涡旋贴片另一端与扇形贴片连接，所述圆形焊盘设在扇形贴片两个半径的交点处；

所述涡旋贴片外缘凸弧边缘中部设有涡旋贴片-接地板短路过孔，该涡旋贴片-接地板短路过孔贯通介质基板和圆形接地板并使涡旋贴片与圆形接地板相连；所述圆形焊盘中心设有扇形贴片-接地板短路过孔，该扇形贴片-接地板短路过孔贯通介质基板和圆形接地板并使圆形焊盘与圆形接地板相连；所述涡旋贴片-接地板短路过孔均匀分布且与天线中心的距离相等；所述扇形贴片-接地板短路过孔均匀分布且与天线中心的距离相等。

进一步，所述涡旋贴片內缘凸弧中部设有矩形槽。

工作时，复合涡旋辐射器产生水平极化波涡旋贴片-接地板短路过孔和扇形贴片-接地板短路过孔产生垂直极化波E_θ。通过裁剪涡旋贴片的上半部可以在俯仰面宽的波束范围内实现同时，通过改变枝节末端的扇形贴片的面积，可以实现E_θ和相位差为90°，实现了在俯仰面内具有宽轴比波束，在方位面位为全向辐射。