[发明专利]宽带低轴比圆极化天线

说明书

本发明公开了一种宽带低轴比圆极化天线，包括从上到下依次设置的：第一层结构，包括一对介质带条(1)以及矩形金属框(2)，一对介质带条(1)的摆放方向一致且相互隔开；第二层结构，包括开设有第一金属化通孔阵列(7)的第一介质基板(3)；第三层结构，包括开设有耦合缝隙(9)的第一金属地(4)，耦合缝隙(9)的延伸方向与介质带条(1)的摆放方向形成一预设夹角；第四层结构，包括开设有第二金属化通孔阵列(8)的第二介质基板(3)；第五层结构，包括第二金属地(6)，本发明解决了在高频段传统的金属天线面临的辐射效率低的问题，解决了现有的宽带圆极化介质谐振器天线设计技术难以同时获得宽带及低轴比的圆极化性能的问题。

技术领域

本发明涉及微波通信领域，尤其涉及一种宽带低轴比圆极化天线。

背景技术

在过去50年里，卫星通信已发展至一个较为成熟的阶段，超过400颗地球同步轨道卫星可以提供军事通信、数字广播、移动电话以及数据网络以及深空遥感等多种服务。而如今，新一代的卫星通信系统即将来临，这将毫无疑问地对人类社会产生深远的影响。

为了获得更高的数据传输速率以满足多媒体等各种大数据吞吐量的业务需求，新一代的卫星通信系统对天线的设计提出了更高的要求。一方面，天线系统需要宽带化并且将采用更高的频段以获取更大的绝对带宽，例如Ka频段甚至到Q/V频段，但在Ka及以上的毫米波频段，传统的微带类天线由于金属欧姆损耗显著增加，辐射效率迅速降低。介质谐振器天线没有金属欧姆损耗，具有较高的辐射效率，利于提升系统性能。另一方面，在宽频带范围内具有高圆极化纯度(轴比小于1dB)的天线可有效提升数据传输速率，因而将大受青睐。在此背景下，设计一款宽带低轴比的圆极化介质谐振器天线，例如，1dB圆极化轴比带宽15％以上，能完全覆盖亚太地区卫星业务的下行频段，具有非常重要的研究与应用价值。

对于宽带圆极化介质谐振器天线来说，目前报道了诸多技术方案。有采用诸如阶梯形等特殊形状介质谐振器的方式，有将两个或多个介质谐振器层叠在一起构成多模谐振器的方式，也有利用特殊馈电技术诸如行波馈电或交叉缝馈电等来实现宽带圆极化的形式。但这些高效率的介质谐振器天线难以同时获得宽带及低轴比(例如实现15％以上的1dB轴比带宽)的圆极化性能，往往只能获得较宽的3dB轴比带宽，难以满足新一代卫星通信系统对于高圆极化纯度的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种宽带低轴比圆极化天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种宽带低轴比圆极化天线，包括从上到下依次设置的：

第一层结构，包括一对介质带条以及环绕所述一对介质带条设置的矩形金属框，所述一对介质带条的摆放方向一致且相互隔开；

第二层结构，包括开设有第一金属化通孔阵列的第一介质基板；

第三层结构，包括开设有耦合缝隙的第一金属地，所述耦合缝隙的延伸方向与所述介质带条的摆放方向形成一预设夹角；

第四层结构，包括开设有第二金属化通孔阵列的第二介质基板；

第五层结构，包括第二金属地；

其中，所述一对介质带条及第一介质基板构成介质谐振器天线，第三至第五层结构构成了一个基片集成波导缝隙耦合馈电结构，能量从其一端进入后通过耦合缝隙将微波信号耦合给所述介质谐振器天线，所述第一金属化通孔阵列及金属框构成背腔结构以提高天线的辐射增益。

在本发明实施例所述的宽带低轴比圆极化天线中，第一至第五层结构的投影的外部轮廓重合且均为矩形，所述耦合缝隙设置于第一金属地的中心且延伸方向与所述第一金属地的一对侧边平行，所述一对介质带条的一对中心点位于所述第一金属地的所述一对侧边的对称面上，所述一对介质带条的一对中心点还关于所述第一金属地的另一对侧边的对称面对称。