[发明专利]嵌入式隐形圆极化天线

说明书

技术领域

本发明是关于能够同时接收多个频段信号的圆极化天线，更具体地说，本 发明是关于能在宽角范围内接收和发射圆极化电磁波，能实现宽角覆盖的嵌入 式隐形圆极化天线。

背景技术

随着无线通信技术的不断进步，无线通信设备开始朝着小型化、宽频段方向 发展，具有轻、薄、短、小等特性的宽带无线产品将成为今后的主流。传统的偶 极子天线尽管具有较好的传输特性，但其尺寸规格已无法适应小型化的发展趋 势。具有体积小、质量轻、成本低、容易制造，并且可以直接和射频微波电路 集成的微带天线，是目前天线研究中的热门主题之一。

现有技术的微带圆极化天线通常是一个由一分四的微带功分移相网络和金 属屏蔽盒组成的馈电网络；一个由天线罩、金属辐射贴片、四个L型金属馈电 探针和金属反射板组成的天线体，一个圆极化天线组件和反射腔组件，由于传 统微带天线的带宽为5％左右，工作带宽较窄，频带不够宽。普通的微带天线功 率容量低，覆盖区域不够广，无法多个系统共用一个天线。线极化微带天线在 接收圆极化信号时，引起接收电平损失，安装在载体表面时RCS较大，容易被 雷达电波侦察到，隐形性能较差。如果嵌入平台内部，电性能指标将受周围金 属腔的影响而恶化。

国内在嵌入式隐形天线技术上尚处于起步阶段，仅处于仿真研究。目前国 内设计的一款圆极化天线，虽然能够满足宽角覆盖的需求。但由于天线高度较 高(工作频率的1/5波长)，围绕天线四周的金属腔体会使电性能指标恶化，在 电流过大时，局部易被击穿。且不能作为嵌入式天线使用。一般普通的微带天 线功率容量低，在某些需要施加高功率的应用场合发生激穿现象。

采用传统十字阵振子的天线，尺寸较大(工作频率的1/2波长)，嵌入平台 时需要较大空间，与未来电子设备小型化的趋势不相符合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种波束覆盖范围宽，覆盖区域广，能够承受高功 率并能同时接收多个频段信号，能在宽角范围内接收和发射圆极化电磁波，能 实现宽角覆盖的嵌入式隐形圆极化天线。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到。本发明提出的一种嵌入式隐 形圆极化天线，包括，印制板、电缆组件、带状线馈电网络、高频接头，其特 征在于，电缆组件由2×2矩形阵列在印制板上的两根馈电电缆和两根平衡电流 电缆组成，其中两根馈电电缆与带状线馈电网络上的3dB定向耦合器的第一输 出端口(20)、第二输出端口(21)相连，另外两根平衡电流电缆的外导体与印 制板上的铜箔相连，外部信号源上的高频信号电流通过高频接头馈入3dB定向 耦合器分配到所述电缆组件，由馈电电缆上的交叉馈电片馈入印制板。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

1.宽频带。由于以空气微带引入位于印制板和上底板之间的空气介质层，降 低整个天线的介电常数而增加带宽。在天线高度一定的情况下，能够获得较宽 的带宽。经过实测，工作带宽能够达到16.2％，比传统微带天线5％左右的带宽 高出了2倍。

2.天线体尺寸小，天线易于嵌入平台安装。经过实际测量，本发明引入高 介电常数的基片后的天线尺寸长度和宽度为0.38λ，是传统材料(FR-4)的1/2， 大大减小了天线的尺寸，使天线能够实现高度为0.09λ的低剖面。同时又将天线 和周围的金属腔体一体化设计，使天线嵌入金属腔体后电性能不会受影响。

3.波束覆盖范围宽，覆盖区域广。印制板微带贴片通过平衡电流电缆平衡电 流电缆把印制板铜箔上的馈电焊点阵元周围的强电流下引，到达上底板7。使印 制板1上的电流分配呈现幅度较为均匀的电流分布。能够在有限的天线物理空 间内，最大化地提高天线的口径效率，使天线在上半空间120°范围内，有较高 的圆极化增益。经过实测，本发明在波束覆盖范围120°的上半空间范围内，圆 极化增益能大于-1dB。目前美国卫星通信天线在120°的范围内增益仅大于 -2dB。

4.能够承受高功率。区别于通常的微带印制板形式，由于采用了带状线馈 电网络，使天线能够承受高功率，避免天线在电流过大时局部被击穿。经过功 率实验证明，本发明能够承受100W以上的输入功率，且天线的性能不会受到影 响。