[发明专利]一种超宽带圆极化背腔交叉偶极子天线

说明书

本发明公开了一种新型超宽带圆极化背腔交叉偶极子天线，包括交叉偶极子、同轴传输线和复合背腔，所述交叉偶极子置于所述复合背腔上方，所述同轴传输线穿过所述复合背腔后与所述交叉偶极子相连；所述交叉偶极子包括介质板、相位延迟线和多个金属辐射臂，多个所述金属辐射臂均匀位于所述介质板的上下两侧，位于同一侧的所述金属辐射臂由所述相位延迟线连接，使所述金属辐射臂之间产生正交的相位从而激励起圆极化电磁波。本发明的交叉偶极子天线可实现超宽带的阻抗带宽和轴比带宽，这对进一步拓宽交叉偶极子天线的应用领域具有十分重要的意义。本发明的交叉偶极子天线具有非常紧凑的结构，易于与系统集成，利于系统的小型化设计。

技术领域

本发明涉及电磁环境感知与测试技术领域，尤其涉及一种超宽带圆极化背腔交叉偶极子天线。

背景技术

相比于线极化天线，圆极化天线具有抗多径干扰和消除极化失配的优势，同时在收发系统中，采用圆极化天线时对收发天线对准没有太严格的要求。基于以上优异特性，圆极化天线已在电磁环境感知与测试、无线通信系统中获得广泛应用。然而，由于电子系统的大量使用，其工作时会向空间辐射频带范围宽、能量各异、极化不同的电磁信号，使空间电磁环境越来越复杂。为实现复杂电磁信号的高置信度测试，不仅需要单个天线可覆盖多个频段，同时还要求天线的体积小、尽可能紧凑。因此，对圆极化天线特性，如：带宽、体积等，提出了越来越高的要求。

近年来，交叉偶极子天线由于其良好的圆极化特性受到了广泛关注。目前，为实现复杂电磁信号的高置信度测试，已有一些圆极化交叉偶极子天线研究的报道。然而，设计的圆极化交叉偶极子天线阻抗带宽（-10 dB impedance bandwidth, IBW）和轴比带宽（3 dBaxial-ratio bandwidth, ARBW）普遍较窄。据公开资料显示，已知的交叉偶极子天线目前最高能实现的带宽是潘咏梅等于2018年在IEEE Transactions on Antennas andPropagation第66期上发表的论文“Design of wideband circularly polarized antennausing coupled rotated vertical metallic plates”中报道的，其可实现相对带宽为115.2%的阻抗带宽和106.1%的轴比带宽；并且，该交叉偶极子天线尺寸较大，相对尺寸为0.59λ₀×0.59λ₀×0.24λ₀，其中：λ₀为天线中心频率对应的波长。复杂电磁环境的高置信度测试要求测试天线尺寸尽可能小，以减小天线尺寸过大带来的空间场扰动，提升测试准确性。

因此，亟需发展结构紧凑且具有更宽阻抗带宽和轴比带宽的圆极化天线，以满足日益复杂电磁环境的高置信度测试需求。

发明内容

针对目前现有交叉偶极子天线带宽不足且天线尺寸较大的问题，本发明提出一种超宽带圆极化背腔交叉偶极子天线，其具有超宽带阻抗带宽和轴比带宽，该天线不仅可实现相对带宽高达125.2%的阻抗带宽和120.1%的轴比带宽，且具有紧凑的结构，相对尺寸为0.54λ₀×0.54λ₀×0.23λ₀，易于促进复杂电磁环境高置信度测试技术的发展。

本发明采用的技术方案如下：

一种超宽带圆极化背腔交叉偶极子天线，包括交叉偶极子、同轴传输线和复合背腔，所述交叉偶极子置于所述复合背腔上方，所述同轴传输线穿过所述复合背腔后与所述交叉偶极子相连；

所述交叉偶极子包括介质板、相位延迟线和多个金属辐射臂，多个所述金属辐射臂均匀位于所述介质板的上下两侧，位于同一侧的所述金属辐射臂由所述相位延迟线连接，使所述金属辐射臂之间产生正交的相位从而激励起圆极化电磁波。

进一步的，所述介质板上下两侧的所述金属辐射臂呈中心对称分布。