[发明专利]UHF频段的小型化低剖面宽带圆极化复合水介质天线

说明书

技术领域

本发明涉及一种天线，具体地，涉及一种UHF频段的小型化低剖面宽带圆极化贴片天线。

背景技术

随着现代通信技术的发展，人们对电子设备的要求越来越高，并且要求设备具有宽带化共用化的功能，天线作为无线电系统中的重要组成部分，其小型化和宽带化也越来越受到研究人员的重视。同时UHF频段的天线工作波长长，使用常规的天线尺寸较大，在有限的空间内很难实现宽带等特性。另外由于微带天线本身结构简单，便于加工制作，使用方便等特点，越来越受到研究人员的重视，但是由于微带天线本身结构的限制，使得其具有带宽窄和增益低的特点，是研究人员需要解决的问题。

另外单纯的线极化很难满足通信要求。圆极化天线具有可接收任意极化方式的来波，且其辐射波也可被任意极化方式的天线收到，有旋向正交性，能够抑制云雨干扰和抗多径反射等优点。由于圆极化天线在现代通信中的优越性能，受到人们越来越多的关注。而宽带圆极化可以在很宽范围内实现极化方式为圆极化的方式，便于接收任意方向过来的任意极化形式的电磁波。在RFID、广播电视、移动基站、遥感遥测、航空航天、电子对抗、电子干扰等领域有着广泛的应用前景。

小型化宽带天线的实现方式有很多，按照实现原理大致可以分为两类：一是利用切角或刻缝隙槽来改变天线在该位置的阻抗或延长辐射天线的有效电流长度来达到小型化和宽带的目的，经过一系列文献的阅读，发现这样做只能在很有限的频带范围内改善天线的性能；另一种是使用超材料结构或者超表面结构来实现小型化宽带。经文献检索，Son Xuat Ta和Ikmo Park等人2015年在IEEE Trans.Antennas Propag.期刊上发表的文章“Low-Profile Broadband Circularly Polarized Patch Antenna Using Metasurface”提出了一种低剖面宽带圆极贴片天线，但是从他的仿真结果看到，该天线的-10dB带宽和3dB轴比带宽虽然和本文差不多，但是其天线的工作尺寸相对波长来说远远大于本发明所设计的天线。所以总体说来，到目前的研究为止，还没有能同时实现高带宽和小尺寸的贴片天线，所以在这方面，仍然需要深入的研究。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种具有小型化低剖面宽带圆极化贴片天线。

根据本发明提供的一种UHF频段的小型化低剖面宽带圆极化复合水介质天线，包括天线辐射结构、阻抗匹配结构、馈电结构、复合水介质板结构、SMA接头；

天线辐射结构连接至阻抗匹配结构；

阻抗匹配结构与馈电结构耦合馈电；

天线辐射结构、阻抗匹配结构、馈电结构设置在复合水介质板结构上；

SMA接头通过背馈方式对馈电结构进行射频激励。

优选地，采用微带线的阻抗匹配结构包括十字型阻抗匹配网络；

馈电结构包括第一T型偶极子、第二T型偶极子，第一T型偶极子、第二T型偶极子构成被十字型阻抗匹配网络围绕的一组T型偶极子馈电结构；

所述一组T型偶极子馈电结构通过缝隙耦合馈电给十字型阻抗匹配网络。

优选地，天线辐射结构采用微带线结构；

天线辐射结构包括均采用平面螺旋结构且沿圆周方向依次分布的第一螺旋辐射段、第二螺旋辐射段、第三螺旋辐射段、第四螺旋辐射段；

第一螺旋辐射段、第三螺旋辐射段的旋转方向相反；

第二螺旋辐射段、第四螺旋辐射段的旋转方向相反；

第一螺旋辐射段、第四螺旋辐射段的旋转方向相同；

在十字型阻抗匹配网络的相对的两端中，第一螺旋辐射段、第三螺旋辐射段连接十字型阻抗匹配网络的一端，第二螺旋辐射段、第四螺旋辐射段连接十字型阻抗匹配网络的另一端。

优选地，在十字型阻抗匹配网络连接第三螺旋辐射段的一端部处的微带线具有第一缝隙；在十字型阻抗匹配网络连接第二螺旋辐射段的另一端部处的微带线具有第二缝隙。

优选地，电流到达第二螺旋辐射段、第一螺旋辐射段、第三螺旋辐射段、第四螺旋辐射段时，分别实现相位0°、90°、180°、270°的相位差。

优选地，复合水介质板结构包括依次设置的上层介质板、中间层介质板、下层介质板；

上层介质板、下层介质板均为整块固体介质板；

中间层介质板是局部为镂空腔体的固体介质板，镂空腔体内加入有液体；

天线辐射结构、阻抗匹配结构、馈电结构设置在上层介质板上；

SMA接头在下层介质板中心的下方。