[实用新型]一种基于工字形结构加载的电大圆极化微带贴片天线

说明书

本实用新型公开了一种基于工字形结构加载的电大圆极化微带贴片天线。该天线包括从下到上层叠设置的馈电微带、第一层介质基片、金属层、第二层介质基片、第三层工字形金属谐振结构介质层、第四层介质基片和微带贴片层，金属层中心位置设有矩形缝隙；馈电微带输入的能量由矩形缝隙耦合，经过第三层工字形金属谐振结构介质层，最后激励到微带贴片层；第三层工字形金属谐振结构介质层由三维工字形金属谐振结构周期排列组成，每个三维工字形金属谐振结构包括1个金属圆柱，以及分别位于第三层工字形金属谐振结构介质层上、下表面的2个矩形金属贴片。本实用新型保证了天线的增益及工作带宽，能够实现圆极化辐射，并具有电大尺寸，降低了加工难度。

技术领域

本实用新型涉及微带天线技术领域，特别是一种基于工字形结构加载的具有电大谐振特性的圆极化微带贴片天线。

背景技术

目前，个人通信、无线局域网等无线通信系统对终端设备的功能提出了更高的数据传输速率以及带宽要求，作为系统终端必不可少的天线也被赋予了新的重任。传统的微波频段频谱资源越来越紧张，因此对毫米波和亚毫米波等高频段频谱资源的开发利用得到了越来越多的关注，成为行业的新发展点，在通信、雷达、制导、遥感技术和射电天文等领域有着广泛的应用前景。然而在毫米波和亚毫米波频段，频率高，波长短，受半波长谐振尺寸限制，天线面临尺寸过小、容差率不高、制造成本昂贵等问题。为了有效解决上述高频天线面临的问题，平面电大尺寸天线得以提出。在保证传统低剖面优势的前提下，天线的电尺寸能够突破传统的半波长谐振尺寸限制，使得谐振尺寸变大。相比于低频天线，小型化能够降低加工成本，便于安装测试，在毫米波、亚毫米波高频段，将天线做大才能够满足目前通信加工、安装、测试和成本的需求。可见，电大天线已成为新的研究热点。

在现代通信系统中，圆极化天线相比于线极化天线具有独特的优势。一方面，圆极化波的旋转特性使得其具有抑制雨雾干扰的能力，这在雷达探测中具有潜在的价值；另一方面，在电子侦察和干扰等应用中普遍采用圆极化天线工作，是因为圆极化接收天线可以接收任意极化的电磁波，其辐射的波也可以被任意极化的天线接收。此外，圆极化波的极化正交性使得圆极化天线在极化分集和电子对抗等系统中应用广泛。目前有基于PCB工艺的具有电大谐振特性平面天线的相关最新报道，其中有的可以适用毫米波频段，然而只是实现了线极化的电大谐振特性，尚未实现电大谐振天线的圆极化辐射特性，限制了电大谐振天线的应用范围。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于工字形结构加载的电大圆极化微带贴片天线，保证天线的增益及工作带宽，并具有电大尺寸、加工难度低。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种基于工字形结构加载的电大圆极化微带贴片天线，包括从下到上层叠设置的馈电微带、第一层介质基片、金属层、第二层介质基片、第三层工字形金属谐振结构介质层、第四层介质基片和微带贴片层；

所述金属层中心位置设有矩形缝隙；馈电微带输入的能量由矩形缝隙耦合，然后经过第三层工字形金属谐振结构介质层，最后激励到微带贴片层，产生有效辐射。

进一步地，所述第三层工字形金属谐振结构介质层由三维工字形金属谐振结构周期排列组成，每个三维工字形金属谐振结构包括1个金属圆柱和2个大小相同的第一矩形金属贴片、第二矩形金属贴片，所述第一矩形金属贴片位于第三层工字形金属谐振结构介质层的下表面，第二矩形金属贴片位于第三层工字形金属谐振结构介质层的上表面。

进一步地，所述第三层工字形金属谐振结构介质层中周期性排列的三维工字形金属谐振结构，基于第三层工字形金属谐振结构介质层中心旋转45°，即每行、每列三维工字形金属谐振结构所在直线与第三层工字形金属谐振结构介质层的边线呈45°夹角。

进一步地，所述的第一层介质基片、第二层介质基片、第三层工字形金属谐振结构介质层和第四层介质基片采用相同的材料，所述第一层介质基片、第二层介质基片和第四层介质基片的厚度相等，所述第三层工字形金属谐振结构介质层的厚度大于第一层介质基片、第二层介质基片和第四层介质基片。