[发明专利]一种高增益小型化的圆极化贴片天线

说明书

本发明公开了一种具有小尺寸且高增益特性的圆极化天线，具体设计了一个带有开槽的方形贴片单元，其相邻两边有金属化通孔，可以等效为电壁，视为短路，电场从另外的两边辐射，通过调整开槽以及馈电位置来控制电场分量的幅度和相位差进而实现圆极化，然后将四个天线单元依次旋转90°排列组阵，提高天线增益。

技术领域

本发明属于无线通信的技术领域，具体涉及一种高增益小型化的圆极化贴片天线。

背景技术

随着卫星通信和网络技术的发展，北斗导航系统、合成孔径雷达以及个人通信设备等需要具有高增益特性、小尺寸、易于加工制造、易于与微带电路集成的天线。因为圆极化天线可以接受任意的线极化波，并且可以有效减少多径效应和法拉第旋转效应，所以圆极化被广泛地应用在各个通信领域。但是目前的圆极化微带天线增益一般只有4～6dB，并且辐射效率较低，无法满足当下多数通信系统的性能指标要求。并且现有的贴片天线边长都是半波长。近年来，有人提出利用平面倒F天线(PIFA)设计来减小天线尺寸，通过正交放置两个天线以及功率分配网络来实现圆极化，但是增益没有明显提升。除此之外，还有人利用基片集成波导(SIW)进行圆极化天线设计，但是馈电方式受到限制，并且不易组合排列以实现高增益阵列。综上所述，现在需要设计一种结构紧凑，易于组阵和集成，高增益小型化的圆极化贴片天线。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高增益小型化的圆极化贴片天线，能够在电尺寸较小的基础上实现了高增益。

实现本发明的技术方案如下：

一种高增益小型化的圆极化贴片天线，包括介质板以及介质板上表面中心的方形金属贴片和下表面的金属层，所述介质板上设置有馈电柱安装孔和金属化通孔阵列，所述馈电柱安装孔和金属化通孔阵列均贯穿上表面金属贴片、介质板和下表面金属层；所述金属贴片边长为1/4波长；所述金属化通孔阵列设置在金属贴片的两相邻边的边缘，所述馈电柱安装孔与金属化通孔阵列所在边的距离分别为金属贴片边长的0.42-0.46倍和0.14-0.18倍；在金属贴片上，由另两个相邻边之间的顶点起，沿金属贴片的对角线开槽，槽的长度为对角线长度的0.64-0.76倍。

进一步地，所述金属的材料为铜。

进一步地，所述介质板采用介电常数为3，损耗正切值为0.0013，厚度为2mm的Rogers RO3003材料。

进一步地，对于中心工作频率为1.94GHZ的圆极化贴片天线，金属贴片边长为31.2mm，馈电柱安装孔与金属化通孔阵列所在边的距离分别为13.9mm和5mm，槽的长度为30.78mm。

一种高增益小型化的圆极化贴片天线阵列，包括第一介质板、第一介质板上表面中心的方形金属贴片、中间金属层、第二介质板和第二介质板下表面的馈电网络；

所述第一介质板和第二介质板上均设置有四个馈电柱安装孔，所述馈电柱安装孔贯穿金属贴片、第一介质板、中间金属层和第二介质板；所述第一介质板上设置有金属化通孔阵列，所述金属化通孔阵列贯穿金属贴片、第一介质板和中间金属层；所述金属化通孔阵列横向、纵向各两排，呈十字形分布在金属贴片的两条中心线上，四个馈电柱安装孔分别设置在由金属化通孔阵列分隔出的四个区域内，每个馈电柱安装孔和与其最临近的金属化通孔阵列所在边的距离分别为金属贴片边长的0.1-0.3倍和0.06-0.08倍，将一个馈电柱安装孔沿一个方向旋转90°，180°和270°即分别与其余三个馈电柱安装孔重合；在金属贴片上，由四个顶点开始，沿金属贴片的对角线开槽，每个槽的长度为对角线长度的0.3-0.35倍；

所述馈电网络印在第二介质板下表面。

进一步地，所述第一介质板采用介电常数为3，损耗正切值为0.0013，厚度为2mm的Rogers RO3003材料；第二介质板采用介电常数为10.2，损耗正切值为0.0035，厚度为2mm的Rogers RO3010材料。

进一步地，所述金属的材料为铜。