[发明专利]一种超宽带圆极化介质谐振器天线阵列

说明书

本发明公开了一种超宽带圆极化介质谐振器天线阵列，旨在解决现有技术中天线性能较差的技术问题。其包括：介质基板、圆极化微带馈电网络、四个介质谐振器，介质基板的中心设置有馈电端口，四个介质谐振器以馈电端口为中心呈螺旋对称分布在介质基板上，在四个介质谐振器的底部分别安装有多个金属探针，圆极化微带馈电网络以馈电端口为中心设置于介质基板上，圆极化微带馈电网络的一端连接馈电端口，圆极化微带馈电网络的另一端分别连接四个介质谐振器底部的金属探针。本发明能够通过介质谐振器之间的耦合，实现超宽的阻抗带宽、圆极化带宽和高增益。

技术领域

本发明涉及一种超宽带圆极化介质谐振器天线阵列，属于电子通信技术领域，特别是微波器件技术、射频系统前端技术、圆极化天线、介质谐振器等技术领域。

背景技术

随着移动数据使用量的不断增长，无线频谱资源面临资源不足的问题，宽带无线通信技术由于具有传输速率高、信息容量大等特点成为解决无线频谱资源紧张的有效途径。宽带天线可以减少宽带电子系统中天线的数目，简化硬件结构，降低系统的成本。

随着无线通信技术、雷达以及卫星通信等应用需求的提高，宽带天线需要具有较宽的频带从而覆盖不同频段，圆极化天线在诸多方面都能够提高电子统的性能，从而得到广泛应用，例如圆极化天线可接收任意极化的来波，且其辐射波也可由任意极化天线接收，故电子侦察和干扰中普遍采用圆极化天线；卫星通信利用圆极化分集天线可以提高通信容量；另外，当圆极化波入射到对称目标(如平面、球面等)时旋向逆转，所以圆极化天线具有能够在移动通信、全球定位系统(Global Position System,GPS)、雷达等系统中抑制雨雾干扰和提高抗多径效应的能力。

与此同时，现代无线通信技术、卫星通信与导航、雷达系统与军事电子对抗设备的迅速发展对天线的极化特性、宽频带、小型化、低损耗、可靠性及集成化等性能提出了更高要求。目前圆极化天线通常采用传统金属天线和微带天线，传统的金属天线在高频段由于金属损耗大容易而导致辐射效率低，在低频段金属天线的几何尺寸大，而不适合系统小型化的要求。微带天线虽然具备重量轻、成本低、易于集成等诸多优点，但也无法避免以上技术瓶颈，此外，由于微带天线表面波的存在和较高的加工公差要求使其在高频段的应用受到一定限制。传统金属天线和微带天线的上述缺点限制了圆极化天线的发展，影响了圆极化天线的性能。

发明内容

针对现有技术中圆极化天线发展受限、性能需要进一步提高的问题，本发明提出了一种超宽带圆极化介质谐振器天线阵列，通过微天线连接多个介质谐振器，实现超宽的阻抗带宽和圆极化带宽，并在工作带宽内实现了较大增益。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

本发明提供了一种超宽带圆极化介质谐振器天线阵列，包括介质基板、圆极化微带馈电网络、四个介质谐振器，所述介质基板的中心设置有馈电端口，四个介质谐振器以馈电端口为中心呈螺旋对称分布在介质基板上，在四个介质谐振器的底部分别安装有多个金属探针，所述圆极化微带馈电网络以馈电端口为中心设置于介质基板上，圆极化微带馈电网络的一端连接馈电端口，圆极化微带馈电网络的另一端分别连接四个介质谐振器底部的金属探针。

所述天线阵列采用同轴馈电的馈电方式，接入馈电端口的输入信号经圆极化微带馈电网络至金属探针，激励四个介质谐振器向外辐射圆极化波。

进一步的，所述圆极化微带馈电网络包括移相馈电网络和四个单元圆极化馈电网络。

进一步的，所述移相馈电网络包括4个输出端口，任意两个相邻的输出端口之间的相位差为90°；输出端口1与馈电端口之间通过长度为λ_g/4的弯折型微带线连接，输出端口3与馈电端口之间通过长度为3λ_g/4的折叠型微带线连接，输出端口2与输出端口1之间、输出端口4与输出端口3之间分别通过圆弧型微带线连接，所述圆弧型微带线的圆心为馈电端口，半径为R，圆弧长度为λ_g/4，其中，λ_g表示输入信号在5.5GHz时的工作波长。