[发明专利]一种基于表面等离子体激元的圆极化阵列天线

说明书

本发明公开了一种基于表面等离子体激元的圆极化阵列天线，包括上层介质基板和下层介质基板；上层介质基板上表面设置有辐射贴片，辐射贴片设置有四个且沿上层介质基板中心旋转对称设置，辐射贴片呈月牙状且边缘蚀刻有方槽，方槽用于产生人工表面等离子体激元；下层介质基板上表面设置有移相馈电网络和圆形贴片，移相馈电网络包括四个信号输出端口，四个信号输出端口上分别设置有金属探针，金属探针向上分别连接辐射贴片进行馈电；圆形贴片包括内圆和套设于内圆边缘的圆环，圆环上沿圆周蚀刻有条形槽，条形槽用于产生局域表面等离子体激元；本发明能够实现高指标的阻抗带宽、圆极化带宽和高增益。

技术领域

本发明涉及一种基于表面等离子体激元的圆极化阵列天线，属于电子通信技术领域。

背景技术

随着空间技术和通信领域的发展，圆极化天线在雷达、卫星通信、军事以及各种移动通信系统中有着广泛的应用。相对于线极化波而言，圆极化波能够抑制雨雾干扰，减小多径反射，具有很好的移动性，并且在发射和接收系统中，只要有一方应用了圆极化天线，接收天线以任何旋向都可以接收到信号，极大地方便了在无线通信系统中的应用。而阵列天线作为一种新型天线，它是将相同的单个单元按照一定的排列方式组成天线系统。而不同的排列以及馈电方式会产生不同的辐射方向图，进而提高天线的增益。

圆极化阵列天线兼具以上两种优势，由于其具有重量轻、体积小、易于加工、便于和集成电路集成等特点得到了广泛应用，其重要性不言而喻。而作为通信新兴行业的重要基础设施，国内的圆极化阵列天线设计却仍存在功能单一、性能较差，增益不高的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于表面等离子体激元的圆极化阵列天线，解决现有的圆极化阵列天线性能较差的技术问题。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一种基于表面等离子体激元的圆极化阵列天线，包括上层介质基板和下层介质基板；所述上层介质基板上表面设置有辐射贴片，所述辐射贴片设置有四个且沿上层介质基板中心旋转对称设置，所述辐射贴片呈月牙状且边缘蚀刻有方槽，所述方槽用于产生人工表面等离子体激元；所述下层介质基板上表面设置有移相馈电网络和圆形贴片，所述移相馈电网络包括四个信号输出端口，四个所述信号输出端口上分别设置有金属探针，所述金属探针向上分别连接辐射贴片进行馈电；所述圆形贴片包括内圆和套设于内圆边缘的圆环，所述圆环上沿圆周蚀刻有条形槽，所述条形槽用于产生局域表面等离子体激元。

可选的，所述圆极化阵列天线的尺寸为2.75λg×2.75λg×0.63λg，λg为导波长。

可选的，所述上层介质基板和下层介质基板均采用介电常数为2.2、损耗正切为0.003的绝缘F4B介质基板。

可选的，所述辐射贴片包括基圆以及开设于基圆上的圆槽，所述基圆上蚀刻有十字架状凹槽；所述圆槽的圆心位于基圆的边缘，且所述圆槽的半径小于基圆的半径。

可选的，所述上层介质基板上沿中心旋转对称设置有四个电磁带隙结构，所述电磁带隙结构包括多个半径相等、圆心位于同一直线且间隔设置的金属圆，所述金属圆中心均蚀刻有圆孔，所述金属圆一一对应设置于上层介质基板的上表面和下表面。

可选的，所述移相馈电网络还包括第一等分威尔金森功分器、两个第二等分威尔金森功分器、微带线、两个90°移相器以及180°移相器；所述第一等分威尔金森功分器的输入端连接信号源，所述第一等分威尔金森功分器的输出端分别通过微带线连接至两个第二等分威尔金森功分器输入端，两个所述第二等分威尔金森功分器的输出端分别通过微带线连接至四个信号输出端口，所述180°移相器设置于第一等分威尔金森功分器的一侧输出端连接的微带线上，两个所述90°移相器分别设置于位置相对的两个信号输出端口连接的微带线上。

可选的，所述微带线呈不规则弯曲状排列。