[发明专利]一种单介质加载的宽轴比波束天线

说明书

本发明公开了一种单介质加载的宽轴比波束天线，包括加载介质和圆极化贴片天线。所述加载介质包括介质块，以及底面中空形成的空气腔。所述圆极化贴片天线包括由上至下依次排列的圆形贴片、第一介质板、地板、第二介质板和单频馈电网络。所述单频馈电网络包括单频分支线耦合器、馈电探针、接地短路针及匹配电阻。由于采用了所提出的特殊结构的加载介质设计使传统圆极化贴片天线取得了良好的轴比波束展宽的效果，另外天线结构简单、增益平稳、体积小，非常适合广泛应用及推广。

技术领域

本发明涉及一种宽轴比波束天线领域，尤其涉及一种单介质加载的宽轴比波束天线。

背景技术

随着世界经济水平的平稳提升，人们对无线通信系统发展的需求越来越高。但电磁信号在空间中的传播受到了越来越多的干扰，这对无线通信系统的稳定性提出了很大的考验。例如，在射频识别系统、卫星导航通信系统及无线传输系统中，其手持设备和机载设备往往在不断的移动中，此时对于基站天线往往需要在较广的范围内接受或发送电磁信号才能实现不间断通信。而圆极化天线作为现代无线通信系统的重要组成部分，其在通信稳定性上具有独特的优势。

具有宽轴比波束的圆极化天线能够有效地发送或接收更广范围的电磁信号，实现大范围通信和点对多点的通信方式。虽然目前单频宽轴比波束圆极化技术的研究成果较多，但是现有的研究均未能获得理想的效果，往往是天线的轴比波束得到展宽，但是结构复杂性、加工难度及应用成本大大增加，许多指标性能往往不可兼得，限制了其在低成本无线通信系统上的广泛应用。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种单介质加载的宽轴比波束天线，包括加载介质和圆极化贴片天线。

进一步地，所述加载介质包括介质块以及底面中空形成的空气腔。所述介质块设置在圆极化贴片天线上部，具有圆柱体外形；所述空气腔具有圆锥体外形，剖面为等腰三角形，底边长度与圆柱体底面直径相等，顶部端点与介质块上底面相接。

进一步地，所述圆极化贴片天线包括由上至下依次排列的圆形贴片、第一介质板、地板、第二介质板和单频馈电网络。

进一步地，所述单频馈电网络包括单频分支线耦合器、馈电探针、接地短路针及50Ω匹配电阻。所述单频分支线耦合器固定在第二介质板的下表面。所述单频分支线耦合器隔离端依次通过50Ω匹配电阻、接地短路针与地板相连接。

进一步地，所述圆形贴片通过馈电探针与单频分支线耦合器的输出端口相连接，输出端口产生等幅正交相位的信号，从而形成圆极化波。所述馈电探针穿过地板的相应处设有保护孔，所述保护孔的直径大于馈电探针的直径。

进一步地，所述的加载介质由3D打印技术制成，介质介电常数根据打印材料确定，所述介质块底面与圆锥体空气腔母线的夹角在一定范围内可以任意调节，通过通过圆极化波远区场的E_θ和分量的差值，从而展宽圆形贴片的轴比波束宽度，并且最佳轴比波束宽度对应的所述介质块底面与圆锥体空气腔母线的夹角由介质的介电常数确定。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种单介质加载的宽轴比波束天线，由于采用了所提出的特定形状的加载介质使传统圆极化贴片天线取得了良好的宽轴比波束的效果，另外天线结构简单、增益平稳、体积小，非常适用于实际大规模应用场合。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明单介质加载宽轴比波束天线的透视结构图；

图2是本发明单介质加载宽轴比波束天线的分解结构图；

图3是本发明单介质加载宽轴比波束天线的侧视结构图；