[发明专利]一种相位可控双频圆极化天线

说明书

本发明公开一种相位可控双频圆极化天线，包括金属接地板，圆形辐射单元和介质基板，金属接地板和介质基板分别通过四根短路金属棒连接，短路金属棒顶端贯穿介质基板顶端固定接有寄生元；寄生元侧面与圆形辐射单元的凹槽的侧面设置有间隙，馈电内导体贯穿金属接地板和介质基板与圆形辐射单元固定连接。本发明设计的单馈相位可控双频圆极化天线具有双频、小型化、良好的可控轴比、宽波束、可控极化和相位的特性，可以满足多种不同无线通信系统的应用。

技术领域

本发明涉及卫星导航和定位系统技术领域，特别是涉及一种相位可控双频圆极化天线。

背景技术

随着无线通信技术的高速发展，近年来，圆极化微带天线受到了广泛关注，国内外开发了许多圆极化微带天线，并应用于各种无线通信系统，如全球定位系统(GPS)和卫星通信。常见的卫星导航系统的接收天线主要是微带天线、四臂螺旋天线、喇叭天线。微带天线具有体积小、成本低、易于制造、易于扩展成阵列等优点，在军事和民用领域得到了广泛的应用。圆极化天线在射频识别、全球定位系统、卫星通信和射频能量收集等系统中得到了广泛应用，得益于圆极化天线可以防止发送和接收信号时产生的法拉第旋转效应造成的多径失真和极化失配。圆极化天线可以降低极化失配，抑制多径干扰，并在发送端和接收端具有更大的灵活性。为了实现圆极化辐射，一个简单方法是在两个正交方向馈入贴片以激发两个谐振模式。然而，双馈电机制增大了天线尺寸，增加了天线几何复杂性，导致额外的损耗。为了克服双馈电的复杂性，开发了单馈电端口的贴片天线。单馈微带天线是实现圆极化辐射的最简单结构。

伴着无线通信的快速发展，使得当前的频谱资源变得相对拥挤。为了提高当前拥挤频谱的利用率，就需要各种无线通信设备可以在不同频率间实现切换且需要不同的极化方式，以满足大阵列的相位控制、极化控制，或者是要求设备能够工作在多个频率，天线作为实现能量转换的装置，采用一副天线产生多个频率，减少天线的安装空间也成为了目前双频天线研究的热点之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种相位可控双频圆极化天线，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现解决相位、极化可控和双频的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种相位可控双频圆极化天线，包括金属接地板，圆形辐射单元和介质基板，所述金属接地板，所述圆形辐射单元分别层压于介质基板底面和顶面，所述金属接地板顶面电性连接有四根短路金属棒，所述短路金属棒顶端贯穿所述介质基板并电性连接有寄生元；所述寄生元侧面与所述圆形辐射单元侧面设置有间隙，所述寄生元底面与所述介质基板顶面层压连接；所述圆形辐射单元由馈电激励，所述馈电的内导体贯穿所述介质基板并与所述圆形辐射单元连接，所述馈电的内导体与所述金属接地板不连通。

优选的，所述圆形辐射单元边缘开设有四个凹槽，所述寄生元设置于所述凹槽内，所述凹槽的形状为任意形状。

优选的，所述寄生元的形状为任意形状，并不拘泥于圆形。

优选的，四根所述短路金属棒的直径相同或不同或部分不同，且位置并一定在寄生元的中心连接。

本发明具有如下技术效果：

本发明提出的一种相位可控双频圆极化天线采用的是单层结构，天线的相位由四个不等半径凹槽内的寄生元的半径和短路金属棒的直径和位置调控，形成圆极化、线极化、椭圆极化天线所需的相位差，构成圆极化、线极化、椭圆极化辐射。天线的双频由圆形辐射元、寄生元、短路金属棒和凹槽内四个不等圆形寄生元构成的谐振产生。

本发明设计的圆极化天线的相位、极化、频率可控，且结构紧凑，轴比可控、极化和相位可控，波束宽可以用在各种无线通信系统。

本发明设计的一种相位可控双频圆极化天线可以工作GPS L1和L2频5G、4G、3G频段，具有双频、小型化、良好的轴比、宽波束、相位可控、极化可控、频率可控等特性，可以更好的运用在卫星通信系统、移动通信系统等无线通信系统的两个频段。

附图说明