[发明专利]一种基于GCPW馈电的双极化正弦天线装置

说明书

本发明涉及微波与天线技术领域，具体的说是一种可用于卫星遥感、导航、飞行器遥控遥测、移动通信、雷达探测等无线电系统中的基于GCPW馈电的双极化正弦天线装置，其特征在于，由两个相同的单极化正弦振子天线垂直交叉放置组成，其中每一个单极化正弦振子天线均设有单层介质基板，单层介质基板的两侧对称设置正弦印刷振子，并采用对称的异面带状双线直接馈电，天线的输入端采用接地共面波导GCPW馈电，便于和同轴线接头直接焊接在一起，接地共面波导为非平衡结构，具有加工和装配方便、设计灵活、成本低廉，易于阻抗调配，具有较好的辐射特性，适合于工程应用等显著的优点。

技术领域：

本发明涉及微波与天线技术领域，具体的说是一种可用于卫星遥感、导航、飞行器遥控遥测、移动通信、雷达探测等无线电系统中的基于GCPW馈电的双极化正弦天线装置。

背景技术：

通常情况下，无线电电子系统采用单极化工作模式，天线也为单极化工作状态；为了有效提升无线电系统的性能，电磁波的极化特性日益获得重要关注，极化信息的利用越来越多。双极化天线是双极化电子系统的传感器装置，在实际工程中，双极化天线的设计十分关键。在超宽带电子系统中，需要采用具有超宽带阻抗和辐射方向图性能的天线。常用的超宽带双极化天线有双极化渐变缝隙天线、双极化加脊喇叭天线、双极化对数周期天线和双极化正弦天线等。

1982年，Sinuous天线首先由R.H.Duhamel提出来，它被认为是最新的频率无关天线之一，是第一个具有平面化、宽频带、全极化和单孔径特点的天线。在低剖面的平面结构里，它不但可以提供一个宽的工作频带，而且可以实现全极化(即双线极化或双圆极化)，具备了前面两种平面天线不具备的特性，这种特性不管是在军事领域还是在民用领域，特别是在目标搜索和反射馈源中，都有很强的吸引力。

正弦天线(也称为曲折臂天线)是平衡对称结构，其馈电系统也应采用平衡馈电方式。同轴线是传统的超宽带馈电线，具有良好的宽频带特性，但其馈电方式为非平衡馈电，因此需要在馈电端添加巴伦以满足平衡不平衡转换。在天线领域中，如：对称振子天线，印刷振子天线(printed dipole antennas)平面螺旋天线(spiral antennas)，以及曲折臂天线(sinuous antennas)等，当对这些天线进行馈电时，由于它们都是宽带平衡结构，所以我们不仅需要完成平衡不平衡转换和阻抗匹配，还需要我们的馈电网络有与天线相适应的工作带宽。随着天线频带的变宽，对巴伦频带的要求也越来越宽。由于该平面正弦天线工作在超宽带范围内，因此与之相匹配的Balun也应该具备超宽带的性能。常见的超宽带Balun主要形式有：Marchand巴伦、微带线巴伦和渐变线巴伦等。

发明内容：

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种可用于卫星遥感、导航、飞行器遥控遥测、移动通信、雷达探测等无线电系统中的基于GCPW馈电的双极化正弦天线装置。

本发明可以通过以下措施达到：

一种基于GCPW馈电的双极化正弦天线装置，其特征在于，由两个相同的单极化正弦振子天线垂直交叉放置组成，其中每一个单极化正弦振子天线均设有单层介质基板，单层介质基板的两侧对称设置正弦印刷振子，并采用对称的异面带状双线直接馈电，天线的输入端采用接地共面波导GCPW馈电，便于和同轴线接头直接焊接在一起，接地共面波导为非平衡结构，

曲折臂天线由N个臂组成，每个臂由P个单元组成，第p个单元表示从第一个、最外面的单元到最里面的单元P中的某一个单元，R_p表示第p个单元的半径，Sinuous曲线的设计参数包括α_p和τ_p，其中α_p表示极坐标下天线臂第p个单元的角度范围，τ_p表示相邻两单元的半径的比值R_p/R_p-1，如果α和τ是常数，则曲折臂曲线符合对数周期原理，如果α_p和τ_p跟单元数p有关，那么称这种结构为准对数周期结构，Sinuous曲线的第p个单元线段可由下面等式定义：