[发明专利]双频双极化Fabry-Perot谐振腔天线有效

专利信息
申请号: 202110047599.4 申请日: 2021-01-14
公开(公告)号: CN112886272B 公开(公告)日: 2022-03-04
发明(设计)人: 赵钢;徐贺;罗传威;周世国;陈官韬;姜旭鸿;李威宗 申请(专利权)人: 西安电子科技大学
主分类号: H01Q15/14 分类号: H01Q15/14;H01Q21/06;H01Q21/00;H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q9/04
代理公司: 陕西电子工业专利中心 61205 代理人: 王品华;朱红星
地址: 710071*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 双频 极化 fabry perot 谐振腔 天线
【说明书】:

发明公开了一种双频双极化Fabry‑Perot谐振腔天线。其包括上中下三层介质基板(2,4,7),且通过低介电常数尼龙柱(10)固定为一体。该上层介质基板的上表面为部分上反射表面(1),两者形成上层部分反射表面结构;该中层介质基板的上下分别为部分中反射表面(3)和部分下反射表面(5),三者形成下层部分反射表面结构;底层介质基板包括两层介质板(71,72),这两层之间设有寄生贴片(8),且第一层介质板的下表面设有金属地板(6),第二层介质板上表面设有寄生矩形贴片阵(9),五者形成馈源结构。本发明能同时实现线极化与圆极化,且提高了信道容量,降低了信号衰减,可用于天文探测及卫星通信系统。

技术领域

本发明属于天线技术领域,特别涉及一种Fabry-Perot谐振腔天线,可用于天文探测和卫星通信。

背景技术

Fabry-Perot谐振腔最早产生于1897年,是由法国人Charles Fabry和AlfredPerot这两个人共同发明的。Fabry-Perot谐振腔天线是在传统微带天线上方加载频率选择表面,利用微带馈源与频率选择表面形成腔体,使得馈源的能量在腔体内多次震荡,最终全部辐射出腔体。Fabry-Perot谐振腔天线所呈现的这种高增益性能,使其在天文探测和卫星通信等领域具有很大的应用价值,一直是微波和天线学者们研究的一个重要方向。

双频双极化Fabry-Perot谐振腔天线是一类面天线,其结合了双极化微带天线和Fabry-Perot谐振腔天线的部分优点。与传统的抛物面天线、介质透镜、相控阵天线等高增益天线相比,双频双极化Fabry-Perot谐振腔天线避免了抛物面天线和介质透镜天线固有的制造复杂性,具有体积小、成本低、重量轻等优点。虽然,双频双极化Fabry-Perot谐振腔天线具有上述较多优点,但却存在极化形式单一的共性问题。主要原因是由于频率选择表面对极化波形式的单一性和微带天线极化形式的单一性所致。目前的双极化天线,大多通过采用双线极化馈源且频率选择表面结构实现其轴对称,以保证可以同时透射x极化波和y极化波。例如Pei-Yuan Qin,Lu-Y ang Ji,Shu-Lin Chen,and Yingjie Jay Guo在IEEETransactions on Antennas and Propagation,vol.17,no.4,pp.551-554,2018.期刊上发表的论文“Dual-Polarized Wideband Fabry–Perot Antenna With Quad-LayerPartially Reflective Surface”中提出了一款具有四层部分反射表面的双极化宽带Fabry-Perot天线。该采用两层电介质基板,每层基板两侧都印有方形环,其通过总共四层周期阵列之间的强耦合,实现与理想相匹配的正反射相位梯度,且具有宽的增益带宽。对8×8个单元的阵列实验验证,该天线可实现峰值增益分别为14.7dBi和15.5dBi,3dB增益带宽为16.4%。但对于此类天线,随着收信天线的极化方向与线极化方向偏离越多,感应出的信号越小,将导致这种线极化天线与应用领域的矛盾越发凸显,因此,圆极化天线成为当今研究方向的焦点。

传统的圆极化Fabry-Perot谐振腔天线直接采用圆极化馈源,通过频率选择表面实现高增益圆极化性能,这一类天线的设计思路较为明确,但是天线的馈源结构相对复杂且x极化波和y极化波存在90°相位差使得电磁波不稳定。目前实现圆极化Fabry-Perot谐振腔天线多采用相对x轴旋转45°放置的线极化馈源,目的是将线极化波分解成幅度和相位相同的x极化波和y极化波,经过频率选择表面使得x极化和y极化波传输幅度相等,传输相位相差90°,最终由x极化波和y极化波这两种极化波透射出腔体合成圆极化波,实现圆极化性能。对于目前存在的双频双圆极化Fabry-Perot谐振腔天线,大多通过采用双频线极化馈源和具有双频双圆极化特性的频率选择表面,但对此类天线,存在频率选择表面单元结构相对复杂、工作频率不能独立调节和极化形式单一的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的缺陷,提出一种双频双极化Fabry-Perot谐振腔天线,以在保证具有较高增益的前提下,提高电磁波的稳定性,同时实现线极化和圆极化,从而增加信道容量,降低信号的衰减。

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