[发明专利]圆极化天线

说明书

提出了一种宽带圆极化天线。所述圆极化天线包括至少四个单极天线元件，其具有带有相应的至少四个法线的相应的至少四个辐射表面。所述单极天线元件被围绕着垂直轴布置。相应辐射表面的法线垂直于垂直轴且远离垂直轴指向。宽带圆极化天线包括被通信耦合到所述至少四个单极天线元件的边缘部分的至少一个馈电网络。第一天线元件被用从用来驱动第二天线元件的第二驱动相位偏移90度的第一驱动相位驱动。第二驱动相位从被用来驱动第三单极天线元件的第三驱动相位偏移90度。第三驱动相位从被用来驱动第四天线元件的第四驱动相位偏移90度。

背景技术

圆极化天线在全球定位系统（GPS）、卫星以及雷达应用中被广泛地使用。在特定应用的地面站中，圆极化天线在从顶点（直接地在头上）至水平线附近的非常低的仰角的在水平线以上的任何位置处要求良好的轴比（AR）。如在本领域中已知的，轴比是辐射的垂直电场（E_vert）分量和水平电场（E_hor）分量的比。诸如微带贴片或螺旋天线之类的某些传统设计由于其在低仰角下的差的AR而不可用作圆极化天线。

为了改善低仰角下（例如，在水平线的25度内的仰角下）的极化天线的轴比，要求三维（3D）空间结构。某些现有技术圆极化天线包括相对于水平面以45度取向角布置的四个偶极子，并且其中，每个相对的偶极子对是相互垂直的。在相对的偶极子对之间保持此精确的垂直取向是困难的。要求显著的机械工程（ME）来设计组装固定装置、特殊ME支撑、特殊ME组装方法并执行分析以确保长期质量。

由于上述原因且由于在阅读和理解本说明书时对于本领域技术人员而言将变得显而易见的下面所述的其它原因，在本领域中存在对改进的系统和方法的需要。

发明内容

本发明的实施例提供了用于圆极化天线的方法和系统，并且将通过阅读和研究以下说明书而被理解。

本申请涉及一种宽带圆极化天线，其包括至少四个单极天线元件，其具有带有相应的至少四个法线的相应的至少四个辐射表面，所述至少四个单极天线元件被围绕着垂直轴布置，使得所述至少四个相应的辐射表面的所述至少四个法线垂直于垂直轴并远离垂直轴指向；至少一个馈电网络，其被通信耦合到所述至少四个单极天线元件的至少四个相应的边缘部分。用从用来驱动第二单极天线元件的第二驱动相位偏移90度的第一驱动相位驱动第一单极天线元件。第二单极天线元件的第二辐射表面被关于第一单极天线元件的第一辐射表面正交地布置。第二驱动相位从被用来驱动第三单极天线元件的第三驱动相位偏移90度。第三单极天线元件的第三辐射表面被关于第二单极天线元件的第二辐射表面正交地布置。第三单极天线元件的第三辐射表面与第一单极天线元件的第一辐射表面方向相反。第三驱动相位从被用来驱动第四单极天线元件的第四驱动相位偏移90度。第四单极天线元件的第四辐射表面被关于第三单极天线元件的第三辐射表面和第一单极天线元件的第一辐射表面两者正交地布置。第四单极天线元件的第四辐射表面与第二单极天线元件的第二辐射表面方向相反。

附图说明

当鉴于优选实施例的描述和以下附图来考虑时，可以更容易地理解本发明的实施例且其另外的优点和使用更加显而易见，在所述附图中：

图1是根据本发明的宽带圆极化天线的实施例的斜视图；

图2是图1的宽带圆极化天线的正Z方向上的视图；

图3是作为频率的函数的用于图1的宽带圆极化天线的回波损耗的图。

图4是根据本发明的形成宽带圆极化天线的单极天线元件的部分天线阵列的实施例的斜视图；

图5是作为仰角的函数的处于右旋和左旋极化两者的图4的宽带圆极化天线的轴比性能的图；

图6是图4的宽带圆极化天线可操作用于辐射右旋圆极化场时的作为仰角的函数的用于右旋和左旋极化的天线增益图案的图；

图7是根据本发明的共享同一垂直轴并形成宽带圆极化天线的图1的多个宽带圆极化天线的实施例的斜视图；