[发明专利]一种Ku波段宽带宽波束圆极化微带天线

说明书

本发明提出了一款应用于Ku波段的宽带宽波束圆极化微带天线。该天线包括两层贴片、基片集成波导、馈电盲孔、地板。所述贴片为加载枝节的矩形贴片，中间开U型槽，上层贴片谐振频率高，下层贴片谐振频率低，二者组合实现较大带宽。所述基片集成波导由顶层L型贴片和金属通孔组成，分布在所述贴片四周，通过对贴片辐射场的引导作用，展宽天线的波束宽度。所述馈电盲孔为激励贴片馈电，所述地板在天线底层。本发明具有小尺寸、易共形的优点。可在宽频段内辐射宽波束、低轴比的圆极化波。

技术领域

本发明涉及微波发射器件技术，具体涉及一种新型的宽带宽波束圆极化微带贴片天线。

背景技术

天线是无线通信系统前端的关键器件，负责导行电磁波和空间电磁波的转换。圆极化天线具有抗多径反射、抑制雨雾干扰等优点，近些年在无线通信系统中得到了广泛的应用。同时随着信息技术的飞速发展，通信场景越来越复杂，为了确保信号传输质量和传输速率，天线往往要具备较宽的波束宽度和频带。最为常见的宽波束圆极化天线为四臂螺旋天线，但其剖面较高、带宽较窄。微带天线具有体积小、重量轻、制作成本低等优点，同时，它易于产生良好的圆极化特性，因此受到了广泛的重视。传统微带天线的波束宽度较窄，宽波束微带天线的研究吸引了广大科研工作者的关注，性能优异的宽波束圆极化天线方案不断涌现。目前，电子设备应用领域的发展使天线逐渐向宽频带、宽波束、小型化方向转变，线极化天线技术在这方面日趋成熟，而圆极化天线由于设计难度大，发展相对滞后，仍存在很多亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新型的宽带宽波束圆极化微带贴片天线。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种宽带宽波束圆极化微带天线，采用叠层技术，自上而下依次是辐射贴片、介质层、激励贴片、底层地板。其中天线贴片为枝节加载的矩形贴片，并在贴片中心开u型槽。基片集成波导布置在天线贴片四周，由顶层L型贴片和金属通孔组成，所述介质层上设置金属通孔和盲孔，用于构成基片集成波导和为激励贴片馈电。

进一步的，所述介质层由厚度1.016mm的RO4350B和0.2mm的半固化片RO4450F压合成。

进一步的，所述的圆极化微带天线各层呈镜像对称。

进一步的，所述的基片集成波导由顶层L型贴片和金属通孔组成，通过其对贴片辐射场的引导作用，展宽天线的波束宽度。

进一步的，通过改变基片集成波导的位置、L型贴片的边长、金属通孔的半径调整天线的波束宽度。

进一步的，通过改变天线贴片和U型槽的尺寸、金属馈电盲孔的半径调整S参数、驻波比、轴比。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)天线尺寸为9.6×9.6mm×2.232mm，具有小尺寸、易共形的优点；2)可在宽频段内辐射宽波束、低轴比的圆极化波。

附图说明

图1是天线中的电流分布情况示意图

图2是加载基片集成波导前后，天线在XOZ面和YOZ面的半功率波束宽度示意图，其中(a)为XOZ面，(b)为YOZ面。

图3是加载基片集成波导前后，天线的增益示意图

图4为天线结构示意图，其中(a)为天线三维结构图，(b)为天线的侧视图。

图5是天线俯视图，其中(a)为辐射贴片层，(b)为激励贴片层。

图6是天线的归一化方向图，其中(a)为XOZ面，(b)为YOZ面。

图7是天线驻波比的仿真结果图。

图8是天线右旋圆极化的增益仿真结果图。

图9是天线轴比仿真结果图。