[发明专利]一种宽带圆极化E形贴片天线

说明书

本发明属于天线技术领域，具体为一种宽带圆极化E形贴片天线。本发明天线包括三个部分：上层铜箔金属贴片、中间介质层和下层金属地板；金属贴片整体呈长方形，其中开有两个长度不相等的直槽；同轴馈电探针插入介质板和地板内的圆孔，与上层金属贴片直接连接，激励天线。两个直槽的引入，能有效调节贴片天线的TM10、TM01和TM11模式的特性，同时能增加电流路径长度，有利于小型化。天线工作时，三个正交的模式将被同时激励起来，可有效地拓展贴片天线的圆极化带宽。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种宽带圆极化E形贴片天线。

背景技术

随着卫星通信、遥感遥测、雷达等技术的发展及广泛应用，圆极化天线的应用越来越多。相比线极化天线，圆极化天线可以消除电离层法拉第旋转效应引起的极化畸变损失，可以适应剧烈摆动或滚动的载体上信号的接收。贴片天线由于具有低剖面、易与载体共形，易实现圆极化等优点，从而被广泛应用。但贴片天线是高Q谐振天线，窄的工作带宽窄限制了进一步的应用。无线通信系统也对圆极化天线提出了越来越高的要求，尤其是宽频和小型化。现有的圆极化贴片天线普遍存在馈电结构简单但圆极化带宽窄，圆极化带宽宽但馈电结构复杂的问题。因此，如何提高圆极化贴片天线的带宽成为天线技术中的亟需解决的问题之一。

为了提高圆极化贴片天线的带宽，现有的贴片天线大多使用厚度较厚的介质基板或者增加寄生单元来展宽带宽。但是，厚的介质基板造成了天线剖面较高、重量过重，制造成本增加。此外，无论是在共面加寄生单元还是层叠寄生单元，都不可避免地会增加天线的体积。上述的方法都牺牲了天线的体积来拓宽带宽，不利于小型化的应用。因此，宽带单馈圆极化贴片天线的研究具有重要意义和实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽带圆极化E形贴片天线，在没有大幅度地增加天线的体积或使用复杂的馈电结构情况下，利用天线的三个正交模式形成两个轴比极值点，有效地拓展了贴片天线的带宽。

本发明提供的宽带圆极化E形贴片天线，由如下三部分部件组成：

第一部分为上层金属贴片，为天线的主体辐射部分，采用印刷铜箔金属层，金属贴片整体呈长方形，厚度为18-35微米，其中开有两个长度不相等的直槽，使金属贴片状如E字形；其中，直槽的线宽宜在1-2毫米宽，深度宜在18-35微米深，两直槽的长度和间距均小于长方形贴片的边长，具体尺寸则根据实际天线所需要的阻抗和轴比带宽决定的；两个长度不相等的直槽用于调节贴片天线的TM10、TM01和TM11模式的特性，同时开槽能增加电流路径长度，有利于小型化；由于三个模式被共同激励，可辐射出宽带圆极化电磁波。

第二部分为中间介质层，为金属贴片的载体，用于支撑金属贴片；介质层是底面为长方形、厚度为3-5毫米的长方体；在馈电位置处开一个直径较小（如为0.6-1毫米）的圆柱孔；介质层选用高介电常数的介质材料，有利于天线的小型化。

第三部分为下层金属地板，地板上在介质层中圆柱孔的对应位置处开有一个直径较大（如为3-5毫米）的圆柱孔，用于插入馈电探针，地板整体呈正方形。地板起反射电磁波的作用，提高天线增益。

同轴馈电探针直接插入介质板和金属地板中对应的圆柱孔内，与上层金属贴片直接连接，激励天线。

天线工作时，三个正交的模式将被同时激励起来，拓展了贴片天线的圆极化带宽。

本发明天线结构简单，方便实现双圆极化，同时极大提升圆极化带宽。

附图说明

图1为宽带圆极化E形贴片天线的俯视图。

图2为宽带圆极化E形贴片天线的共振模式分布图。

图3为宽带圆极化E形贴片天线的回波损耗仿真图。

图4为宽带圆极化E形贴片天线的轴比仿真图。

图5为宽带圆极化E形贴片天线在5.3 GHz处的xoy平面方向图。