[发明专利]一种宽轴比波束的宽带圆极化微带天线

说明书

本发明实施例公开了一种宽轴比波束的宽带圆极化微带天线，其包括：介质基板、共面波导馈电结构，矩形槽，平行枝节和输入端口；共面波导馈电结构位于介质基板上表面；所述矩形槽位于介质基板下表面，矩形槽包括外部槽和内部槽；平行枝节位于介质基板下表面；平行枝节包括长平行枝节和短平行枝节。本发明所述的共面波导馈电结构两侧矩形地板接地，通过适当调节尺寸，可以匹配阻抗带宽；本发明的外部槽和内部槽，由导体带条耦合馈电，可以产生高低频两处谐振，适当调节外部槽、内部槽和导体带条的尺寸可以实现宽阻抗带宽；通过加载长平行枝节引入了水平电流分量，满足了圆极化波的产生条件；通过引入短平行枝节，优化了天线轴比波束特性。

技术领域

本发明涉及微带天线技术领域，尤其涉及一种宽轴比波束的宽带圆极化微带天线。

背景技术

随着无线通信的快速发展，天线在无人驾驶、雷达测距、射频识别、海陆通信和卫星通信等领域得到了广泛应用。与以前的无线通信系统相比较，现如今的无线通信系统的系统结构更加复杂、系统性能更加优异，这就对天线的形式和性能的要求更加苛刻。简单的线极化天线已经难以满足通信系统不断更新换代的需求。圆极化天线凭借其特有的极化特性，在抗干扰方面表现出色。圆极化天线可以接收任何形式的线极化波和与其旋转方向相同的圆极化波，并且当圆极化波遇到地面或者其他物体发生反射时，其旋转方向发生改变，因此不会被相同极化的天线接收。所以现代无线通信系统中大部分发射/接收器是圆极化天线，可以更好的保证传输信号的良好质量和通信道路的畅通。

在未来的通信系统中，为了满足更快的传输速率，更高的系统容量，系统带宽将会更大，发展宽带通信系统是必然趋势。但是，采用传统的使用多副窄带天线同时进行不同频段内的信号收发工作会面临因天线间的互耦效应而造成的通信质量不佳等一系列问题，而拥有宽带特性能够有效地减少天线的数量从而解决上述问题，所以宽带天线的研究显得格外重要。

具体而言，传统宽带圆极化天线片面追求阻抗带宽的最大化而无法兼顾其他重要性能参数(如轴比带宽、3-dB轴比波束宽度、半功率波束宽度等)。其中，轴比带宽决定了宽带圆极化天线的可应用频率范围；3-dB轴比波束宽度决定了宽带圆极化天线在空间中的圆极化信号接收范围；半功率波束宽度决定了宽带圆极化天线在空间中稳定接收圆极化信号的能力。除此之外，为了提高设备集成度，小型化宽带圆极化天线备受关注。

另，宽带圆极化天线的实现方法包括单馈电和多馈电两种方式。其中多馈电天线由于引入了额外的馈电网络，导致天线结构复杂，尺寸较大，不利于集成。单馈电天线结构简单，尺寸小，易于集成，更适用于无线通信系统应用。已报道的单馈宽带圆极化天线大多侧重于宽轴比带宽和宽阻抗带宽，其阻抗带宽和轴比带宽大多小于20％，且忽略了天线的另一重要指标——轴比波束宽度。

发明内容

基于此，为解决现有技术存在的不足，特提出了一种小体积的宽轴比波束的宽带圆极化微带天线，该天线的阻抗带宽和3dB轴比带宽均大于40％，且具有较宽的3-dB轴比波束。

为了实现上述目的，其对应的技术方案是：

一种宽轴比波束的宽带圆极化微带天线，其特征在于，包括：介质基板、共面波导馈电结构，矩形槽，平行枝节和输入端口；所述共面波导馈电结构位于介质基板的上表面，所述共面波导馈电结构包括导体带条、第一矩形地板和第二矩形地板，所述第一矩形地板和第二矩形地板对称设置在所述导体带条两侧；所述矩形槽位于介质基板的下表面，所述矩形槽包括外部槽和内部槽，所述内部槽(32)以中心对齐方式设置在外部槽(31)内，所述外部槽的中心与介质基板的中心重合，所述外部槽包括第一外部槽边框以及第一矩形边框，所述第一矩形边框与第一外部槽边框的中心重合；所述内部槽包括第二矩形边框以及第三矩形边框，所述第三矩形边框与第二矩形边框的中心重合；所述平行枝节位于介质基板的下表面；所述平行枝节包括长平行枝节和短平行枝节；所述长平行枝节一端连接第一矩形边框，另一端连接第二矩形边框；所述短平行枝节具有两组相对设置在第二矩形边框以及第一矩形边框上的短枝节组。