[发明专利]一种无延时线结构的平面端射圆极化天线

说明书

本发明公开了一种无延时线结构的平面端射圆极化天线，包括磁偶极子天线、环天线、介质板、馈电同轴；所述磁偶极子天线包括位于介质板上下表面的上表面和下表面；所述磁偶极子天线的三条相连侧边为短路结构，而另一侧开口用于辐射能量；所述环天线的上表面和下表面分别连接磁偶极子天线的上表面和下表面；所述环天线上表面和下表面通过短路条带连通，从而形成闭环结构；所述馈电同轴位于磁偶极子天线的对称轴上，用于产生激励信号。

技术领域

本发明涉及电子通信技术的天线领域，提供一种无延时线结构的平面端射圆极化天线。

背景技术

圆极化天线具有良好的抗干扰能力，所以被广泛应用在各种无线系统当中。传统的圆极化天线，比如圆极化贴片天线，通常具有边射的辐射波束特性（即主要辐射波束的方向垂直于介质板平面），很难实现端射圆极化（即主要辐射波束方向平行于介质板平面）。近年来，文献（Wen-Jun Lu, Jing-Wen Shi, Kin-Fai Tong, and Hong-Bo Zhu, “PlanarEndfire Circularly Polarized Antenna Using Combined Magnetic Dipoles”, IEEE Antennas Wireless. Propag. Lett., vol. 14, pp. 1263-1266, 2015.）中首次提出一种利用正交磁偶极子天线实现了具有平面端射圆极化的辐射特性。如图1所示，该结构中平面磁偶极子天线提供垂直极化分量，环天线提供水平极化分量，通过调整延时线的长度，即宽边耦合带状线的长度，来实现圆极化所需要的90°相位差。该结构能够在厚度为2mm的介质基板上，实现了在+X方向的端射圆极化特性。

现有技术存在的缺点：

1、在现有技术方案中，设计结构较为复杂，尤其是环形天线结构，在设计过程中需要借助电磁仿真软件反复进行数值分析。

2、延时线结构的存在造成能量的浪费，在辐射过程中，延时线上聚集了大量的电流，直接带来额外的能量损耗，从而导致天线的增益和辐射效率下降。

3、该结构目前只能实现端射方向上的圆极化，而不能同时实现端射和背射方向的圆极化特性，且对于背射方向上的圆极化辐射研究较少。

发明内容

本发明的目的在于解决降低正交磁偶极子天线的设计复杂度，尤其是环形天线结构的设计；从实现圆极化辐射所需要的相位出发，首次提出无延时线结构的平面端射圆极化天线设计方案；同时在端射和背射方向上实现圆极化辐射的技术问题。

本发明至少通过如下技术方案之一实现。

一种无延时线结构的平面端射圆极化天线，包括磁偶极子天线、环天线、介质板、馈电同轴；

所述磁偶极子天线包括位于介质板上下表面的上表面和下表面；

所述磁偶极子天线的三条相连侧边为短路结构，而另一侧开口用于辐射能量；

所述环天线的上表面和下表面分别连接磁偶极子天线的上表面和下表面；

所述环天线上表面和下表面通过短路条带连通，从而形成闭环结构；

所述馈电同轴位于磁偶极子天线的对称轴上，用于产生激励信号。

进一步地，所述磁偶极子天线上表面和下表面均采用金属铜材料。

进一步地，所述所述环天线为金属材料。

进一步地，所述磁偶极子天线为矩形平面磁偶极子天线或者扇形平面磁偶极子天线。

进一步地，所述环天线为矩形环天线、菱形环天线或者弧线形环天线。