[实用新型]高隔离度的圆极化天线装置

说明书

一种高隔离度的圆极化天线装置，包括导电接地平面、设于导电接地平面上的介质基片和设于介质基片表面的若干辐射片；辐射片为一层用于接收或发射信号的金属导体，辐射片包括若干个对称分布的倒F型辐射片组，每个倒F型辐射片组包括一个A型倒F型辐射片和一个B型倒F型辐射片；A型倒F型辐射片和B型倒F型辐射片分别包括水平设置的上部和垂直设置的下部；A型倒F型辐射片和B型倒F型辐射片中，一个作为馈电点，另一个作为开路。本实用新型采用采用多个对称的倒F型辐射片组实现左旋和右旋两种圆极化信号独立输出，隔离度高，加工简单，尺寸小，重量轻，满足了双圆极化信号接收或发射应用需求，尤其适合于精确测量和制导位系统终端设备。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种高隔离度的圆极化天线装置。

背景技术

圆极化天线作为一种用来发射或接收无线电波的部件，在无线通信系统中起着至关重要的作用，尤其在卫星通信和飞行器测控设备中。

当前卫星导航定位设备在诸如定位、测量、授时、高精度农业和智能交通等领域应用日益广泛。导航设备为了获得分米级以上高精度定位要求，一般要采用RTK（实时动态差分法）技术，此时设备的天线一般要具备双频特性，并且应具备较宽工作带宽（增益带宽、波束带宽和轴比带宽），和更加紧凑尺寸、同时加工制造要简单等。由于微带贴片天线具有形状小、成本低、易共形、易加工和容易实现圆极化等优点，而被广泛应用，圆极化天线也是如此。

传统的微带天线一般实现双频采用层叠式，即一般一层实现一个工作频带，两层叠加以实现双频。其中上层一般实现较高频率的辐射，下层实现较低频率的辐射。其中下层的辐射贴片充当上次贴片的地板。这种结构馈电比较复杂，同时上层的贴片往往会影响下层贴片的性能，造成下层贴片性能的下降，并且，普通微带天线工作带宽窄，不能很好覆盖多个卫星导航系统。如果增大带宽，往往需要采用低介电常数的介质作为天线基板材料，此时天线尺寸会增大。

圆极化天线由于不存在极化失配现象，更容易获得相关性较低的平衡接收功率而呈现较大优势。一对左旋圆极化波和右旋圆极化波互为交叉极化，理想情况下一对互为交叉极化的波是互相隔离的，即用LHCP的天线是无法接收RHCP来波的信号，反之亦然。事实上没有绝对的圆极化和线极化，任意极化波的瞬时电场矢量的端点轨迹为一椭圆，椭圆的长轴和短轴之比称之为轴比AR(Axial Ratio)，一般用dB表示。轴比是圆极化天线的一个重要的性能指标，它代表圆极化的纯度，一般将轴比不大于3dB的带宽，定义为天线的圆极化带宽。它是衡量天线对不同方向的信号增益差异性的重要指标。

圆极化波的特点是，电场的垂直分量和水平分量的大小相等而相位相差90度。一般情况下，微带天线是线极化的。但若对微带天线采用特殊的馈电方式，在贴片中激励两个简并得正交模式，使之幅度相等相位相差90度，即可以获得圆极化波。圆极化根据电场旋转方向不同又可分为左旋和右旋圆极化。圆极化信号经过反射会发生变化，根据反射信号强弱，我们大致可以推断出该信号是否经过反射以及反射次数，并以此作为信号检测的依据，所以在测控领域应用也比较广泛。

圆极化天线通常有螺旋天线、十字交叉阵子、微带天线等形式，其中，由于螺旋天线缺点是只能实现一个极化方式。交叉阵子这类天线轮廓较高，不利于集成到移动终端设备.而微带天线以其特有的优势，如轮廓低、重量轻、成本小、易共形等，并且容易同时形成左旋和右旋两种极化信号，在特殊场合成为必选。不过传统的微带天线工作带宽比较窄，一般是3%-5%,在扩频通信中，无法使用。展宽圆极化天线频带宽度是提高其实用价值的关键，尤其在超宽带通信中应用，可以极大提高抗干扰性能，是实现天线宽频带和小型化的研究重点。

当前圆极化天线主要存在的问题为：

1.普通的微带天线一般实现单层介质实现一个工作频带，这种工作带宽比较窄，工作带宽仅有5%z左右，不能很好应用在超宽带（扩频）通信系统中。如果增大带宽，往往需要采用低介电常数的介质作为天线基板材料，此时天线尺寸会增大。