[发明专利]一种混合角馈双极化微带贴片天线装置

说明书

本发明涉及微波与天线技术领域，具体的说是一种混合角馈双极化微带贴片天线装置，其特征在于设有介质基板，介质基板上设有方形微带贴片辐射器、侧馈微带线、阻抗调配枝节、底馈同轴线，其中方形微带贴片辐射器的一个角与侧馈微带线的前端相连，阻抗调配枝节与侧馈微带线相连，底馈同轴线对方形微带贴片辐射器中与侧馈微带线相连的角相邻的另一个角进行底馈，使天线处于双极化工作方式。

技术领域：

本发明涉及微波与天线技术领域，具体的说是一种混合角馈双极化微带贴片天线装置。

背景技术：

天线作为无线电通信系统中的传感器装置，发挥着不可替代的作用。通常情况下，无线电电子系统采用单极化工作模式，天线也为单极化工作状态；为了有效提升无线电系统的性能，电磁波的极化特性日益获得重要关注，极化信息的利用越来越多。双极化天线是双极化电子系统的传感器装置，在实际工程中，双极化天线的设计十分关键。常用的双极化天线有双极化微带天线、双极化振子天线、双极化喇叭天线和双极化缝隙天线等。其中，双极化微带天线是一种常用的形式之一，由于其低剖面、低成本和灵活的性能，获得广泛应用。

微带天线的馈电方式有多种，例如微带线侧馈、同轴线底馈、缝隙耦合馈电、临近耦合馈电等。角馈是一种新的微带贴片馈电方式。

发明内容：

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种适用于卫星遥感、导航、飞行器遥控遥测、移动通信、雷达探测等无线电系统中的混合角馈双极化微带贴片天线装置。

本发明可以通过以下措施达到：

一种混合角馈双极化微带贴片天线装置，其特征在于设有介质基板，介质基板上设有方形微带贴片辐射器、侧馈微带线、阻抗调配枝节、底馈同轴线，其中方形微带贴片辐射器的一个角与侧馈微带线的前端相连，阻抗调配枝节与侧馈微带线相连，底馈同轴线对方形微带贴片辐射器中与侧馈微带线相连的角相邻的另一个角进行底馈，使天线处于双极化工作方式；其中方形微带贴片的尺寸应满足式(1)：

式中:f_r为贴片谐振频率；a'为贴片的等效边长；ε_ef为等效相对介电常数。谐振电阻R_A与f_r、w_j及h有关，其经验公式为:

w_j及h满足

根据腔模理论,角馈时将同时激发TM₁₀模和TM₀₁模,因此方形贴片下腔体区域的内场为(忽略了高次模)：

式中a为贴片边长,ω为角频率，μ为基片导磁率，B₀为常数(激励系数)。

本发明中同轴线底馈位置和微带线侧馈位置在方形微带线的相邻的角上，可激励出双极化正交的场模式侧馈微带线的阻抗需要采用阻抗变变换段和阻抗调谐段，本发明采用渐变线阻抗变换和开路单枝节调配器实现阻抗匹配，其中，采用渐变线阻抗变换完成阻抗的实部为50欧姆，开路单枝节调配器产生对应的电抗，实现调谐，最终获得和特性阻抗为50欧姆的微带线的匹配。

综上所述，本发明提出了一种采用角馈和同轴线底馈结合的混合馈电双极化微带天线系统装置；整个天线采用同一块印刷电路制成，设计简单，成本低廉、加工精度高，具有较宽的带宽和较好的极化特性和方向图特性。本发明适用于于卫星遥感、导航、飞行器遥控遥测、无线通信和雷达等无线电系统中。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是本发明中方形贴片的结构示意图。

附图3是本发明中方形贴片及坐标系示意图。