[发明专利]基于平行耦合传输线结构的单层板低剖面圆极化天线阵列

说明书

本发明涉及一种基于平行耦合传输线结构的单层板低剖面圆极化天线阵列，将辐射单元与馈电网络集成在介质基板的一个表面上，采用了平行耦合传输线作为天线的馈电网络，可以通过临近耦合的馈电方式对天线进行馈电，并且可以与辐射单元集成在一层介质板上；该发明的馈电网络体积小，两端采用差分馈电，即减小了因网络体积大带来的传输损耗，又弥补了传输线上能量分布不均匀的问题。辐射单元采用两个对称的L型贴片，通过控制L型贴片两个枝节的长宽，控制贴片上的电流强度与相位，在两个枝节上产生以逆时针变化的行波电流，通过电流相位变化，形成了稳定的圆极化波。本发明大幅度的降低了天线的剖面，且结构紧凑，易于集成。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种基于平行耦合传输线结构的单层板低剖面圆极化天线阵列。

背景技术

圆极化天线与线极化天线相比，具有能够克服接收发射天线姿态变化、抗多径干扰、抑制法拉第旋转效应的优点，因此广泛地应用于卫星通信、定位导航、射频识别等领域。随着3G、4G技术的发展与5G技术的到来，终端设备所能留给天线的空间极为有限，显然，剖面低、结构紧凑的天线将成为未来的主流。对圆极化天线阵列而言，复杂的馈电可以使每一个阵元获得独立的幅度与相位，虽然天线可以获得较宽的工作带宽，但设计难度大，损耗大，不易于集成。

例如中国发明专利，公开号为CN105655695A，公开了一种低剖面圆极化天线阵，四个顺序旋转的F型天线辐射单元蚀刻在一层介质板上，每个单元通过一个额外的一分四等幅功分器进行馈电。该天线结构简单，但需要额外的馈电网络，传输损耗大，并且每个单元获得的激励等幅同相，轴比带宽窄。

南京航天大学在其申请的专利“新型宽带低剖面圆极化电磁偶极子天线”(公开号为CN107069205A)中，提出了一种名称为新型宽带低剖面圆极化电磁偶极子天线。该天线基于电磁偶极子互补的工作原理，利用单馈的方式实现了低剖面的圆极化电磁偶极子天线，四个偶极子运用了顺序旋转技术，该天线虽然具有宽带、高增益的优点。但是该天线存在的不足之处是，为了实现圆极化辐射特性，馈电网络使用了四层介质板，剖面较高，并且加工成本高，设计难度大。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决传统圆极化天线的馈电网络体积设计复杂、传输损耗大、剖面高的问题，本发明提出一种基于平行耦合传输线结构的单层板低剖面圆极化天线阵列。

技术方案

一种基于平行耦合传输线结构的单层板低剖面圆极化天线阵列，包括辐射单元、馈电网络和介质基板，其特征在于辐射单元与馈电网络集成在介质基板的一个表面上，所述的馈电网络由两条平行耦合传输线和两端的介质集成波导功分器组成，辐射单元位于两条平行耦合传输线之间，馈电网络通过临近耦合的方式对辐射单元进行馈电。

本发明进一步的技术方案为：所述的辐射单元由呈中心对称的两个L型贴片构成。

本发明进一步的技术方案为：所述的辐射单元为多个，单元与单元之间相距一个波长。

本发明进一步的技术方案为：所述的L型贴片的两臂宽度不等。

本发明进一步的技术方案为：所述的L型贴片的拐角处进行切角处理。

本发明进一步的技术方案为：所述的介质集成波导功率分配器到平行耦合传输线之间设有用来调节天线的阻抗匹配的过渡段。

本发明进一步的技术方案为：所述的过渡段包括传输线过渡段和对称L型槽过渡段，其中传输线过渡段用来调节天线的实部阻抗部分，对称L型槽过渡段用来调节天线的虚部阻抗部分。

本发明进一步的技术方案为：所述介质集成波导功分器由贯穿介质基板以及介质基板上下表面金属覆层的组成矩形的小金属化通孔组成，在介质集成波导功分器中心设有与同轴馈电头相连的大金属化通孔。