[发明专利]一种圆极化基片集成腔天线

说明书

本发明公开一种圆极化基片集成腔天线，包括：上层介质基板和下层介质基板；下层介质基板包括由金属通孔围成的基片集成波导，上层介质基板包括基片集成腔和位于所述基片集成腔上表面的两个金属寄生贴片，基片集成波导用于通过馈电缝隙对所述基片集成腔进行馈电，基片集成腔用于对馈电得到的能量进行高次模谐振并以线极化波的形式辐射；两个金属寄生贴片用于在贴片上同时产生平行馈电缝隙和垂直馈电缝隙的两个电流，垂直缝隙方向的电流使得腔体的最大辐射方向沿法线方向，平行缝隙方向的电流产生与腔体辐射波相互正交的线极化波以合成圆极化波辐射。本发明不需要外部的功分移相馈电网络，通过缝隙的单馈电结构就能获得高增益、宽带圆极化天线。

技术领域

本发明属于天线领域，更具体地，涉及一种圆极化基片集成腔天线。

背景技术

天线作为无线通信系统的前端，负责通信系统中信号的收发。随着无线通信技术的不断发展，对天线性能的要求也不断提高。圆极化天线由于其特殊的极化特性，使得其所发射的电磁波能够被任意线极化的天线所接收，也能够接收任意线极化的电磁波，解决了线极化天线中存在的极化失配问题。除此之外，圆极化天线还能够减少法拉第旋转效应和多径效应的影响。因此，圆极化天线被广泛应用于射频识别、雷达和卫星通信等领域。在卫星通信领域，需要天线具有宽频带和高增益。

传统的圆极化微带天线由于其平面结构的限制，使得其很难实现较高的增益。除此之外，为了实现宽带特性，圆极化微带天线一般需采用多端口馈电，以此来获得较宽的阻抗带宽和圆极化带宽。但是外加的功分移相网络会使得天线的结构复杂、尺寸变大，且使得其在阵列天线中的应用受到一定的限制。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提供一种圆极化基片集成腔天线，旨在解决传统的圆极化微带天线由于其平面结构的限制，很难实现较高的增益，且一般需采用多端口馈电，以此来获得较宽的阻抗带宽和圆极化带宽，但外加的功分移相网络会使得天线的结构复杂、尺寸变大，且使得其在阵列天线中的应用受到一定限制的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种圆极化基片集成腔天线，包括：上层介质基板和下层介质基板；

下层介质基板包括由金属通孔围成的基片集成波导，所述上层介质基板包括基片集成腔和位于所述基片集成腔上表面的两个金属寄生贴片，所述基片集成波导用于通过馈电缝隙对所述基片集成腔进行馈电，所述基片集成腔用于对馈电得到的能量进行高次模谐振并以极化波的形式辐射；两个金属寄生贴片沿基片集成腔表面对角线对称分布，用于在贴片上产生平行馈电缝隙和垂直馈电缝隙的两个电流，其中，垂直馈电缝隙方向上的电流用以改变基片集成腔内高次模的场分布，使得其最大辐射方向沿着腔体法线方向，且腔体辐射的极化方向垂直馈电缝隙，平行馈电缝隙方向上的电流产生辐射，其辐射方向也沿腔体法线方向，且其极化方向为平行馈电缝隙方向；垂直馈电缝隙方向和平行馈电缝隙方向的两个辐射构成相互正交的线极化波；通过调整贴片的几何参数，使得贴片上产生的两个方向上的电流相位相差 90度，从而使得两个电流对应的两个极化方向相互正交的线极化波的幅值相等、相位相差90度，形成圆极化波辐射。

可选地，所述两个金属寄生贴片位于基片集成腔上表面中心位置。

可选地，所述基片集成腔由贯穿所述上层介质基板的金属通孔所围成。

可选地，所述金属寄生贴片形状为月牙形。

可选地，所述基片集成腔工作于高次模TM₂₁₁，腔的形状为方形腔，其边长的尺寸大约为3λ₀/2，其中λ₀为天线中心频率对应的介质中的工作波长。

可选地，所述下层介质基板还包括：位于基片集成波导上表面的馈电缝隙和位于基片集成波导中的阻抗调节通孔；所述基片集成波导中的能量经由所述馈电缝隙耦合到基片集成腔中，所述阻抗调节通孔用于调节天线的阻抗匹配，所述阻抗调节通孔位于馈电缝隙侧面，其到基片集成波导终端的距离与馈电缝隙中心点到基片集成波导终端的距离相等。