[发明专利]一种实现小频率比的双频极化可重构天线

说明书

技术领域

本发明属于天线技术领域，涉及一种小频率比的双频极化可重构天线，在相隔很近的两个频带内实现左右旋圆极化之间的相互切换。

背景技术

对卫星通信和遥感系统来说，为有效传输信息，克服电离层法拉第旋转效应引起的极化畸变，要求天线具有圆极化性能，且同一天线阵面在接收与发射模式下同时工作，这就要求天线具备左旋圆极化和右旋圆极化的工作能力。军用方面，在空间目标预警领域，各国也普遍采用圆极化天线作为基本辐射单元。因此圆极化技术在军用和民用领域都有广泛应用。在无线电通信设备中，为了减少电磁兼容问题，通常希望多个系统共用一副天线，这一现状促使了天线的双频甚至多频技术的发展。单个天线代替多个天线，不仅大大缩小了占用空间，而且降低了生产成本、节约资源。

天线的极化表征的是在天线辐射时，空间给定点上电场强度矢量的取向随时间变化的特性，并用电场强度矢量的端点随时间变化的轨迹来描述。天线的极化分为线极化、圆极化和椭圆极化三种形式，若采用线极化天线作为接收端时，易产生极化失配现象，从而影响天线收发质量。而圆极化天线具有如下优点：圆极化天线能收任意线极化的来波，圆极化天线辐射的圆极化波也可以由任意极化的天线接收；圆极化天线具有旋向正交性，若天线辐射右旋圆极化波，则只接收右旋圆极化波而不接收左旋圆极化波，反之亦然；利用旋向正交性可达到比较理想的极化隔离；圆极化波入射到对称目标，反射波变换旋向等。正是由于这些特点使圆极化天线具有较强的抗干扰能力，已被广泛应用于电子侦察和干扰、通信和雷达的极化分集工作以及电子对抗等领域。

Jia-Yi Sze,Kin-Lu Wong and Chieh-Chin Huang在文献【Coplanar Waveguide-Fed Square Slot Antenna for Broadband Circularly Polarized Radiation，IEEE Transactions on Antennas and Propagation,2003,51(8):2141-2144】报道了一种共面波导馈电的宽带圆极化天线，其金属地板的正中央开一个正方形口，正方形口的右边中点处加载一个T形枝节，用来实现圆极化。该天线结构简单，带宽较宽，但只能在一个频带实现圆极化。

Can-Hui Chen and E.K.N.Yung在文献【Dual-Band Circularly-Polarized CPW-Fed Slot Antenna With a Small Frequency Ratio and Wide Bandwidths，IEEE Transactions on Antennas and Propagation,2011,59(4):1379-1384】提供了一种可实现小频率比的双频圆极化槽天线。双频带通过两个平行的单极子实现，一个弯曲的单极子和一个叉形的单极子。此外，一个吊车形的枝节置于槽的右侧，用来实现圆极化。该天线具有较宽的带宽，但其结构较为复杂。

Yue-Ying Chen等人在文献【Dual-Band Dual-Sense Circularly Polarized Slot Antenna With a C-Shaped Grounded Strip，IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,2011,10:915-918】给出了一种双频双极化槽天线，该天线可以在低频实现左旋圆极化，在高频实现右旋圆极化。低频的圆极化通过两个位于相对角落的槽实现，C形枝节为高频提供电流路径。一个矩形调谐短截线从馈线引出，用来调节高频和低频的阻抗匹配。但此天线两个工作频带相距较远(1.7GHz和2.5GHz)，不能应用于小频率比的场合。

Wei-Mei Li等人在文献【The U-Shaped Structure in Dual-Band Circularly Polarized Slot Antenna Design，IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,2014,13:447-450】设计了两种双频圆极化天线。一种是在金属地板上开非对称的U形槽，并通过共面波导馈电；另一种是在金属地板上开矩形槽，也是通过共面波导馈电，并从共面波导伸出非对称的U形金属条带。但这两个天线的轴比带宽窄，且高频带和低频带相距也太远(2.5GHz和3.5GHz)。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明通过选取合适的辐射贴片和简单的馈电网络来解决问题，采用的技术方案为：