[实用新型]一种左右旋圆极化可重构天线

说明书

技术领域

本实用新型属于微波技术领域，涉及一种左右旋圆极化可重构天线，可作为射频收发前端的天线，广泛应用在移动通信、卫星通信、雷达等无线通信系统，用于解决法拉第电磁旋转效应、雨雾干扰等造成的极化失配问题，同时该天线可克服多径能量衰落、实现频率复用、增大系统容量。

背景技术

作为通信系统的关键部件，天线被广泛地应用于无线通信场合。由于空间中电磁波传播的法拉第旋转效应，以及移动通信中的接收天线位置的不确定性，如果采用传统的单极化天线做为收发单元，需要收发天线极化匹配对准才能实现较好的接收效果。而圆极化天线辐射出来的等幅旋转场可以分解为幅度相等相位相差90度的两个正交线极化波，普遍应用于无线通信中解决极化失配的问题。同时由于圆极化波入射到对称目标时的旋向逆转特性，可应用于移动通信、卫星通信领域抑制雨雾干扰和抗多径反射，同时左右旋圆极化可重构天线可避免多径能量衰弱，实现频率复用从而提高系统容量。因此设计结构简单且高性能的左右旋圆极化可重构天线不但可以显著提高系统的性能及容量，同时可极大地缓解后续射频电路的指标压力，降低系统的成本。

左右旋圆极化可重构天线的实现方式多种多样，微带形式的圆极化天线因为具有低轮廓易共形的优点而应用最为广泛。它的馈电方式主要有缝隙耦合馈电和同轴波导馈电两种方式，其中缝隙耦合馈电主要采用多层印刷电路板工艺实现，对于国内的工艺来说价格高昂而且工艺不是很稳定。而同轴馈电方式虽然简单，但它不能和平面电路无缝集成，导致体积较大。它们为实现圆极化可重构特性所需要的偏置电路比较复杂，所需要的开关二极管和隔直流电容等集总元件比较多导致加工复杂成本高昂。综合目前左右旋圆极化可重构天线的研究现状可知，仍然需要研究采用新工艺新结构来实现低成本低轮廓的高性能左右旋圆极化可重构天线。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种完全由平面电路加工技术实现的左右旋圆极化可重构的低轮廓背腔天线，这种新型圆极化天线辐射性能好，增益高，轮廓低，可无缝平面集成，集总元件中只需要两个开关二极管，不需要隔直流电容、偏置电路简单，易于设计，易于加工，成本低廉。该天线与现有同类型天线相比辐射性能好更好，偏置电路更简洁，制造成本显著降低。

本实用新型的左右旋圆极化可重构天线包括：

介质基片、介质基片上表面涂覆的上金属层和介质基片下表面涂覆的下金属层；

上金属层开有用于隔断直流回路的隔直流缝隙，所述的隔直流缝隙为贯穿上金属层的环型缝隙；

直流电源的两端分别连接隔直流缝隙两边的上金属层；

下金属层开有用于将电磁波从腔体耦合到空间或从空间耦合进入腔体的辐射缝隙，所述的辐射缝隙为贯穿下金属层的环型缝隙；

跨辐射缝隙两边的下金属层连接有两个反相偏置的二极管；

多个贯穿隔直流缝隙外围的上金属层、介质基片和辐射缝隙外围的下金属层的电互连单元顺序排列构成的电互连阵列；构成电互连阵列的任意两个相邻电互连单元之间的占空比大于1；

由上金属层、下金属层和电互连阵列包围的区域构成腔体，馈电单元伸入该腔体内；

贯穿隔直流缝隙包围的上金属层、介质基片和辐射缝隙包围的下金属层的导电元。

所述的隔直流缝隙位于辐射缝隙的投影区域内；

所述的辐射缝隙具有平面对称性；所述的馈电单元和电互连阵列的轮廓线均以辐射缝隙的对称面对称。

所述的介质基片为单层介质基片，馈电单元为带地共面波导传输线。

所述的电互连单元为金属化通孔或金属柱。

本实用新型在普通的介质基片上通过采用平面电路加工技术制造等效于传统金属腔的新型腔体结构，从而极大地减小了背腔圆极化天线的体积。与传统背腔天线需要精密的机械加工不同的是这种新型天线包括馈电网络可以采用普通的平面电路工艺制作（如印刷电路板、低温共烧陶瓷等），制作成本显著降低，并可与平面电路实现无缝集成。同时巧妙利用具有两个反相偏置二极管加载的环型缝隙作为辐射单元，通过简单的偏置电路就可实现左右旋圆极化可重构天线。