[发明专利]开口环圆极化背腔天线

说明书

技术领域

本发明涉及通信、测控领域中的一种开口环圆极化背腔天线，本发明较适合应用于要求圆极化辐射天线的通信、测控系统中。

背景技术

目前在通信、测控系统中可以形成圆极化天线主要有以下几种结构形式，在性能上虽各有特点，但均存在某种不足。

1、切角圆极化微带天线：该形式天线结构简单，轮廓低，但天线轴比、驻波带宽小于2％。

2、外接圆极化电桥的圆极化微带天线形式，该形式的微带天线轴比、驻波带宽较宽通常其小于3dB轴比带宽大于15％，小于2的驻波带宽大于20％，但外接圆极化电桥占用空间较大、馈线冗长、差损较大，不利于天线、网络一体化设计。

3、波导结构圆极化天线，该形式的辐射效率高、轴比小于3dB的带宽大于20％，但是馈电网络占用空间较大、结构笨重，不利于天线低轮廓设计。

发明内容

本发明目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种开口环馈电形式的圆极化背腔阵列天线，本发明的特点是，阻抗、轴比带宽宽，结构紧凑、可实现天线、网络一体化设计等特点。

本发明是这样实现的：一种开口环圆极化背腔天线单元，包括辐射层1、馈电网络层2和背腔层3，其特征在于：所述的馈电网络层2包括设置在印制板上的内开口圆环5、外开口圆环4和馈线，外开口圆环4的一端与馈线相连接，外开口圆环4的另一端为自由端，内开口圆环5设置在外开口圆环4的内部且与外开口圆环4为同心，内开口圆环5的开口方向为与馈线相连接的外开口圆环4一端位置逆时针方向旋转90°的方向。

其中，所述的辐射层1包括方口喇叭6以及与方口喇叭6底端相连接的圆腔过渡段。

其中，所述的背腔层3为与圆腔过渡段相配的圆背腔。

本发明与背景技术比较有如下优点：

1、本发明设置了开口环圆极化背腔天线部件，该开口环圆极化背腔天线由辐射层1、馈电网络层2、背腔层3构成，能在宽频带内产生高质量的圆极化定向波束，其小于3dB轴比带宽大于22％，小于1.5的驻波带宽大于20％。

2、本发明的天线结构简单、紧凑，且可满足宽带圆极化辐射要求，同时该设计实现了天线与网络一体化设计，可实现阵列天线设计，适用于要求圆极化天线的通信系统中。

附图说明

图1是本发明天线分层结构示意图；

图2是本发明馈电网络示意图；

图3是本发明天线侧面示意图；

具体实施方式

参照图1、图2和图3，本发明一种开口环圆极化背腔天线单元，包括辐射层1、馈电网络层2和背腔层3，所述的馈电网络层2包括设置在印制板上的内开口圆环5、外开口圆环4和馈线，外开口圆环4的一端与馈线相连接，外开口圆环4的另一端为自由端，内开口圆环5设置在外开口圆环4的内部且与外开口圆环4为同心，内开口圆环5的开口方向为与馈线相连接的外开口圆环4一端位置逆时针方向旋转90°的方向。所述的辐射层1包括方口喇叭6以及与方口喇叭6底端相连接的圆腔过渡段。所述的背腔层3为与圆腔过渡段相配的圆背腔。

其中，方口喇叭6作用是辐射或接收圆极化电磁信号，完成电磁信号转换，实施例采用方型铝腔结构，该结构在天线体的最上面，此设计是考虑到在实现高性能辐射的前提下实现低轮廓设计；在印制板7上面敷刻有内开口环5、外开口环4，开口环的作用是在圆形腔体里激励起圆极化电磁波，内外开口环的配置可使腔体中的旋转场正交分量的相位差在相当宽的频带内趋于恒定，从而实现较宽的轴比带宽，达到较好的圆极化辐射特性。圆形背腔8的作用使天线实现高性能定向辐射，抑制天线的后向辐射，同时保证了天线的电磁兼容特性，在特殊的载体上可实现嵌入式安装。

本发明工作原理如下：当发射信号时，发射机发射信号，输入到馈电网络层2，信号由开口环4、5在圆腔中激励起旋转场，并由方口喇叭6辐射到自由空间。天线的接收和发射为互易过程，信号由方口喇叭6接收到，并由开口环4、5在圆腔中激励起旋转场，最终由馈电网络层及同轴电缆输出到外接接收机。