[发明专利]基于电磁超谐振器的超小型圆极化天线

说明书

本发明公开一种基于电磁超谐振器的超小型圆极化天线，包括介质基板和金属地板，所述介质基板上形成有多个叠层电容、馈电装置和金属环路连接端；所述叠层电容的第一电极相互电连接形成叠层电容第一公共电极；所述馈电装置连接于所述叠层电容的第一公共电极，所述金属环路连接端设置于所述各叠层电容的第二电极；所述各金属环路连接端分别电连接一金属柱的一端，所述各金属柱的另一端分别与所述金属地板电连接；电连接的金属地板、金属柱和叠层电容形成超谐振器电流环路。通过调整叠层电容和金属环路长度，构造大的等效电容和等效电感，获得小的谐振频率，实现超小型化天线设计。

技术领域

本发明属于射频天线技术领域，涉及小型圆极化天线技术领域，具体涉及一种基于电磁超谐振器的超小型圆极化天线。

背景技术

随着电子设备的小型化推进，天线的尺寸问题越来越凸显，人们迫切需要开发高性能的小型化天线。作为天线的一个重要分支，圆极化天线广泛用于移动通信、卫星通信和电子对抗等方面。

目前在小型化电子设备中常用的圆极化天线，按照天线结构大致可分为正交偶极子对圆极化天线和微带圆极化天线等。正交偶极子对圆极化天线，将两个偶极子天线正交放置，构成两个正交的电场分量，再利用馈电网络(分别实现偶极子的0°和90°馈电)或者利用自相移的思路(调整偶极子的输入阻抗，产生±45°相角)，产生90度的相差，从而实现圆极化天线设计。微带圆极化天线，实现圆极化的方式有单馈法、双馈法和多馈法；单馈法，对贴片开槽、倒角以及添加枝节等，产生微扰使得正交的简并模分离，再利用馈电实现自相移的±45°相差，从而实现圆极化；双馈法，利用功分-延迟线馈电网络或者3dB-90°电桥，对微带贴片正交方向分别进行0°和90°馈电，实现圆极化设计；多馈法，利用组阵和馈电网络，对贴片分别进行0°、90°、180°和270°馈电，实现圆极化。

就目前常用的正交偶极子对圆极化天线而言，偶极子天线辐射本身是全向的，为实现定向辐射，通常需要在四分之一波长距离放置反射地板。该类天线受限于偶极子结构和反射地板的放置高度要求，存在天线体积较大等缺点；同时受限于单个偶极子天线增益的限制，天线总体增益不高；在已有的设计中，为了实现天线的固定等，常使用介质基板作为支撑，引入介质损耗，还增大了制作成本。

就目前常用的微带圆极化天线而言，由于微带天线结构和原理上的限制，存在天线带宽窄等缺点；对于使用介质进行小型化设计的微带贴片天线，将会引入介质损耗，降低天线增益；对于双馈和多馈点的微带圆极化方案，需要搭建馈电网络，存在尺寸较大等缺点。

综上所述，目前常用的正交偶极子对天线受限于自身性能和圆极化实现原理，存在物理尺寸大，增益受限，小型化困难等缺点；微带圆极化天线受限于微带天线元件，存在天线工作带宽较窄，增益不够高等缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，提供了一种基于电磁超谐振器的超小型高性能圆极化天线及其工作频率机械可重构实现方式。

依据本发明的一个方面，提供一种基于电磁超谐振器的超小型圆极化天线，包括介质基板和金属地板，其特征在于，所述介质基板上形成有多个叠层电容、馈电装置和金属环路连接端；

所述叠层电容的第一电极相互电连接形成叠层电容第一公共电极；

所述馈电装置连接于所述叠层电容的第一公共电极，所述金属环路连接端设置于所述各叠层电容的第二电极；

所述各金属环路连接端分别电连接一金属柱的一端，所述各金属柱的另一端分别与所述金属地板电连接；

电连接的金属地板、金属柱和叠层电容形成超谐振器电流环路。

作为本发明可选方案的一种，所述介质基板包括正方形基板基材和覆盖于上下表面的顶层金属层和底层金属层；

所述底层金属层为中心对称且轴对称的十字形，局部覆盖于所述基板基材的第一表面，所述底层金属层的对称中心为基材底层表面的中心；