[发明专利]宽带宽角扫描的双圆极化微带天线

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种适用于宽角扫描的宽带双圆极化天线，属于微波技术领域，也可用于微波通信、现代雷达系统、射频识别、电子设备等领域。

技术背景

天线是无线广播、无线通信和无线探测等系统的重要组件，天线单元及天线阵列的性能直接反映并且在很大程度上影响着整个系统的性能。随着有源相控阵技术的飞速发展，雷达等系统对频带宽度和扫描角的要求越来越高，这对天线的功能和性能也提出越来越高的要求。

对于圆极化天线，常用的形式有喇叭天线、十字交叉的Vivaldi天线、微带贴片天线、振子天线等。从结构上看，喇叭天线体积和重量都很大；十字交叉Vivaldi天线虽然带宽宽，但是体积大，剖面高；微带贴片天线因其重量轻、体积小、容易加工与集成等优点在天线设计中得到广泛应用，但是受其平面形式的制约，单层微带贴片天线的阻抗带宽很难超过15%，且用于宽角扫描时性能尤为有限；关于振子天线形式，还可以采用十字交叉的金属臂振子，但是金属振子及馈线工艺和结构复杂，重量也比微带形式重很多，对于较低的频率尤为明显。

发明内容

为了适合大规模工程应用，在兼顾或改善了电性能的同时，保证安装稳定性和结构强度，本发明提供一种宽带宽角扫描的双圆极化微带天线。

本发明是一种十字交叉的微带振子天线，由两个交叉的微带振子、集成寄生辐射单元的独立天线罩、集成裙边和安装支耳的底座组成，形成具有两个射频端口的模块化单元结构。这种结构形式使得它除具有常规微带天线形式灵活、易于加工的优点之外，还具有振子天线的优秀宽带宽角扫描性能。其VSWR≤3的相对带宽超过40%，用于21.2%带宽的相控阵扫描角覆盖超过±60°时有源驻波VSWR≤1.9且轴比AR≤3dB；结构紧凑（单元直径仅为0.4λ₀），模块化的单元天线罩-微带板-固定底座结构使得其在大规模工程应用中安装、调整和维护都十分方便。

本发明的具体技术解决方案如下：

宽带宽角扫描的双圆极化微带天线包括底座4、两块十字交叉的微带板和天线罩1；所述两块微带板为A型微带板2和M型微带板3，且A型微带板2和M型微带板3的高度和形状相同；

所述A型微带板2的中部沿直立方向开设有贯通底边的A板长槽缝23，A型微带板2的一侧面上环绕着A板长槽缝23设有倒弯钩状的A板馈线25；A板馈线25的一端位于A型微带板2的中部，另一端为A板馈点22，且位于A型微带板2的底边处，与A板长槽缝23的顶端对应的A板馈线25处为向上凸起的A板馈线拐点28；与A板馈点22相连接的A板馈线25上串联着A板阻抗匹配段24；以A板长槽缝23为基准，在A型微带板2的另一侧面上以A板长槽缝23为基准设有带状的A板覆铜区域；带状的A板覆铜区域由A型微带板2的底边覆铜带、沿着A板长槽缝23两侧的A板馈电巴仑27和伞形结构的A板天线振子26构成；A板馈电巴仑27的下部之间由A板短接线21连接；

所述M型微带板3的上部沿直立方向开设有贯通顶边的M板短槽缝33，M型微带板3的一侧面中部设有倒M形的M板馈线35；M板馈线35的一端位于M型微带板3的中部，另一端为M板馈点32，且位于M型微带板3的底边处；与M板短槽缝33的下端对应的M板馈线35处为向下凹的M板馈线拐点38；与M板馈点32相连接的M板馈线35上串联着M板阻抗匹配段34；以M板短槽缝33为基准，在M型微带板3的另一侧面上以M板短槽缝33为基准设有带状的M板覆铜区域；带状的M板覆铜区域由M型微带板3的底边覆铜带、沿M板短槽缝33两侧的M板馈电巴仑37和伞形结构的M板天线振子36构成；M板馈电巴仑37下部之间的M型微带板3上开设有M板通孔31；

通过A型微带板2上的A板长槽缝23和M型微带板3上的M板短槽缝33的配合，使A型微带板2和M型微带板3呈十字交叉状；

所述底座4为顶部敞口的圆盒状，十字交叉状的A型微带板2和M型微带板3固定在底座4内，底座4的底部开设有两个接口孔；

所述天线罩1为底部敞口的圆盖状，其内的顶部设有金属片12；天线罩1罩设在底座4上；天线罩1内的金属片12距十字交叉状的A型微带板2和M型微带板3顶部之间的距离为0.1λ₀～0.2λ₀，所述λ₀为自由空间中频波长。

所述A型微带板2和M型微带板3为大小相同的平板，且上部可根据振子臂倾斜度设置切角。