[发明专利]基于单层结构的宽带圆极化孔径天线

说明书

本发明公开一种基于单层结构的宽带圆极化孔径天线，包括介质基板1、金属地板2以及天线馈电单元3。介质基板1为单层、金属地板2宽缝隙21四周蚀刻有窄缝隙，馈电单元3上加载矩形的调谐短截线33。本发明在金属地板上的切角和加载条带，使得天线在不影响带宽的情况下减小天线尺寸；蚀刻的窄缝隙，由此改变电流路径，在更高频率上产生新的轴比最小点，使得天线的轴比带宽拓宽。馈电单元上加载的巴伦和调谐短截线能够调节天线的阻抗大小，从而进行阻抗匹配，使得天线的阻抗带宽拓宽，其阻抗带宽完全覆盖其轴比带宽。本发明可适用于在需要天线与其他微波元件集成的通信应用和对带宽要求极高的无线系统内工作。

技术领域

本发明属于天线技术领域，更进一步涉及天线技术领域中的一种基于单层结构的宽带圆极化孔径天线。本发明可用于需要天线与其他微波元件集成的通信应用和对带宽要求极高的无线系统。

背景技术

圆极化孔径天线由于结合了圆极化天线能够抵抗多径干扰和衰落，信号传输稳定和可靠等优点，和孔径天线的宽频带，低剖面低，易于设计和集成的优点，而被广泛应用于通信、测量、定位等无线系统中。为了满足现代无线系统越来越高以及越来越复杂的要求，天线向着宽频带、小型化的方向发展。圆极化孔径天线的相对工作带宽一般只有40％-50％，只有极少的圆极化孔径天线的相对工作带宽达到了70％，导致此类圆极化孔径天线要么尺寸较大，要么阻抗带宽无法完全覆盖其轴比带宽导致工作带宽窄的问题，因而在实际应用中受到了一定的限制。

福州大学在其申请的专利文献“一种倒L形枝节加载宽带圆极化缝隙天线”(专利申请号：CN201721796529.4，申请公布号：CN 207587968 U)中提出了一种倒L形枝节加载的宽带圆极化缝隙天线。该天线由以导电体围成的带缺口的矩形环形地板、矩形馈线和倒L形辐射贴片组成。该天线采用CPW馈电，具有较宽的阻抗带宽和轴比带宽，但是，该方法存在的不足之处是，该方法是以牺牲尺寸为代价提高的轴比带宽，尺寸较大，无法实现在需要天线与其他微波元件集成的通信应用中。

Lei Wang；Bin Yao；Wenxiao Fang等人在其发表的论文“New Circular-SlotCircularly Polarized Antenna with Modified Characteristic”(InternationalJournal ofAntennas and Propagation，2022)中提出了一种宽带圆极化天线。该天线由刻有圆形槽的地面、I形条带和半圆环形馈电结构组成。采用半圆环形馈电结构，并在地面的圆形缝隙增加一个条带作为微扰元件，可以同时激励多个圆极化谐振模式，实现较宽的阻抗带宽和轴比带宽。但是，该方法仍然存在的不足之处是，所实现的阻抗带宽不能完全覆盖其轴比带宽，部分轴比带宽浪费，无法在较宽的频带内工作。

张依轩等人在其发表的论文“Miniaturised CP aperture antenna with tri-modeoperation for broadening bandwidth”(ELECTRONICS LETTERS，2018)中提出了一种宽带圆极化孔径天线。该天线通过L形馈线馈电，地平面上蚀刻圆形缝隙，引入一对微扰槽以产生圆极化辐射的高阶模式(准TE₃₁)，获得了较宽的圆极化带宽，通过对地平面的一些修改，天线实现了小型化。但是，该方法仍然存在的不足之处是，该方法是以牺牲其工作带宽为代价实现的小型化，无法在对带宽要求极高的无线系统内工作。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于单层结构的宽带圆极化孔径天线，用于解决在需要天线与其他微波元件集成的通信应用中，无法在较宽的频带内工作，以及无法在对带宽要求极高的无线系统内工作的问题。