[发明专利]一种枝节加载的低剖面宽带宽波束天线

说明书

本发明公开了一种枝节加载的低剖面宽带宽波束天线，所述天线包括磁偶极子、介质基板和馈电同轴；所述磁偶极子包括磁偶极子上表面和磁偶极子下表面，所述磁偶极子下表面和磁偶极子上表面分别印刷在介质基板的上下表面；所述磁偶极子上表面设置在介质基板表面上；所述磁偶极子下表面通过短路钉与磁偶极子上表面连接，形成矩形方框，其中矩形方框有一个侧面被短路钉短接，三个侧面开口，+X方向的开口处作为天线的主要辐射口径处；所述磁偶极子天线上表面远离短路钉的侧面引入寄生条带，寄生条带位于磁偶极子上表面侧边的中部，馈电同轴位于靠近寄生条带的开口处。

技术领域

本发明涉及电子通信技术的天线领域，提供一种枝节加载的低剖面宽带宽波束天线。

背景技术

在现有通信技术当中，宽波束天线能够实现更宽的覆盖和扫描范围，从而受到广泛的关注。在目前的展宽波束技术中，通常是以牺牲天线结构的剖面高度来换取宽波束的辐射特性，而对于在低剖面的应用场景下，实现宽波束特性的研究方法较少。此外，磁偶极子天线由于其低剖面的结构特性，造成阻抗匹配困难，工作带宽窄。为了解决上述问题，现有技术一种利用寄生条带实现宽波束的扇形磁偶极子天线（Cheng Shen, Wen-Jun Lu,and Lei Zhu, “Planar Self-Balanced Magnetic Dipole Antenna with WideBeamwidth Characteristics”,IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 67, no. 7, pp.4860-4865, July 2019.）中，其结构采用单层的空气介质，厚度为6mm（即0.049个波导波长），为了有效地利用下层金属的外表面电流，该方案在+X方向上引入矩形寄生条带。一方面，改善了天线的阻抗匹配特性，实现了20%的阻抗带宽；另一方面，通过磁流源和电流源的方向图叠加原理，使其边射方向（+Z方向）的半功率波束宽度超过100°。该结构能够在保持较低剖面的情况下，实现宽带和宽波束特性。

现有技术存在的缺点：

1、在现有技术方案中，空气介质的高度对于天线的阻抗特性影响很大。然而，在极低剖面的情况下现有技术方案很难维持宽的工作带宽。

2、现有技术方案更适合于具有低介电常数的材料，比如空气介质。在其他介质材料的情况下，该结构很难实现良好的阻抗匹配。

发明内容

本发明要解决的技术问题在极低剖面情况下，依然保持宽带宽波束特性；在非空气介质中，进一步展宽宽波束天线的工作带宽;

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种枝节加载的低剖面宽带宽波束天线，所述天线包括磁偶极子、介质基板和馈电同轴；所述磁偶极子包括磁偶极子上表面和磁偶极子下表面，所述磁偶极子下表面和磁偶极子上表面分别印刷在介质基板的上下表面；所述磁偶极子上表面设置在介质基板表面上；所述磁偶极子下表面通过短路钉或短路壁与磁偶极子上表面连接，形成矩形方框，其中矩形方框有一个侧面被短路钉短接，其他三个侧面开口；所述介质基板远离短路钉的侧面引入寄生条带，寄生条带位于磁偶极子下表面并与短路钉垂直，馈电同轴位于寄生条带所在侧面附近。

进一步地，所述寄生条带上设置有与短路钉或短路壁平行的加载枝节。

进一步地，所述加载枝节的长度范围为15mm至21mm，宽度范围为2mm至6mm。

进一步地，所述介质基板的介电常数为范围为2-20。

进一步地，所述天线还包括渐变部分，所述渐变部分包括渐变部分的上表面、渐变部分的下表面；所述渐变部分设置在天线的口径处，渐变部分的上表面和渐变部分的下表面分别印刷介质基板的上下表面；所述矩形方框有三个侧面被短路钉短接，一个侧面开口，形成半封闭的矩形方框，开口处作为天线的口径处。

进一步地，所述渐变部分为等腰梯形结构，等腰梯形结构关于寄生条带对称。