[发明专利]一种圆极化电磁偶极子阵列天线

说明书

本发明提供了一种圆极化电磁偶极子阵列天线，包括设置在介质板上的4个子阵列以及序列相位馈电网络，每个子阵列均包含4个天线单元，整个阵列天线包含16个天线单元；每个子阵列通过一分四功分器进行馈电；在每个子阵列中，所述一分四功分器由五个基片集成波导转同轴线转换器构成，其中一个基片集成波导作为输入，通过转换器由同轴线输出能量分配给其余四个基片集成波导，再通过转换器传到同轴线，最后给子阵列的四个天线单元供电。本发明的馈电结构简单，使用阻抗较高的基片集成波导作为输入，简化了序列相位馈电网络的设计，实现整体结构小型化。

[技术领域]

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种圆极化电磁偶极子阵列天线。

[背景技术]

随着无线通信技术进一步发展，低频频段越来越无法满足日益增长的对带宽的需求，圆极化天线通信系统具有相比线极化较好的通信质量，没有因极化失配而造成的通信失败，由于毫米波不擅长衍射，圆极化毫米波天线对于提升通信系统能力有积极意义。毫米波微带线一般使用0.127mm或0.254mm厚度的基片，能使用此两款基片的天线种类相对有限，所以通常毫米波天线的馈电网络设计是基于基片集成波导技术，基片集成波导易于集成加工，高功率容量，损耗低。基于基片集成技术设计的电磁偶极子具有高增益、宽带宽、对称方向图等优良特性，是设计毫米波天线的重要方案之一。

毫米波通信系统传输距离有限，典型的视距传输。由于毫米波波长较短，衍射能力弱，常以直线方向传播。当频率大于15GHz，空气中水分子对波的吸收严重，雨天无法室外使用，所以毫米波适合于室内通信。为了实现宽频高增益天线阵列，而使用电磁偶极子作为天线单元，需要解决天线单元与馈电网络之间的连接问题，这就需要一款宽带宽、低损耗的转换器。常见的基片集成波导转同轴线转器使用阻抗较小的基本集成波导，虽然能制成带宽较宽的转换器，但是尺寸庞大。此外，由于传统的转换器阻抗较小，不适合激励天线。另一方面，使用阻抗较大的基片集成波导制成的转换器，其带宽较为狭窄。

[发明内容]

本发明目的是提供一款实现一款能覆盖24.75到27.5GHz频段的应用于亚毫米波的宽带宽圆极化电磁偶极子阵列天线。该阵列天线同时具备高增益，宽带宽，高前后比，低交叉极化水平，对称方向图的特性。

本发明的技术方案如下：

一种圆极化电磁偶极子阵列天线，包括设置在介质板上的4个子阵列以及序列相位馈电网络，每个子阵列均包含4个天线单元，整个阵列天线包含16个天线单元；每个子阵列通过一分四功分器进行馈电；在每个子阵列中，所述一分四功分器由五个基片集成波导转同轴线转换器构成，其中一个基片集成波导作为输入，通过转换器由同轴线输出能量分配给其余四个基片集成波导，再通过转换器传到同轴线，最后给子阵列的四个天线单元供电。

进一步地，所述天线单元具有电偶极子、磁偶极子，每个子阵列由2乘2个电磁偶极子构成，整个阵列天线的四个子阵列按序列方向旋转排布，每个子阵列里的4个电磁偶极子的方向朝向统一，左右相邻的两个子阵列里的电磁偶极子方向相差90°,上下相邻的两个子阵列的电磁偶极子方向相差90°。

进一步地，所述天线单元包括辐射贴片以及四个金属化过孔，所述辐射贴片作为电偶极子，四个金属化过孔作为磁偶极子。

进一步地，所述天线单元的电磁偶极子通过切角和补加三角形，使得电磁偶极子的辐射贴片呈旋转且中心对称的图形，产生圆极化辐射。

进一步地，所述电磁偶极子通过同轴线可以自由旋转方向。

进一步地，所述天线单元设有围栏将每个电磁偶极子进行包围，每个子阵列都包含一个“田”字形围栏，中间的围栏进行共用。