[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和圆形贴片，辐射贴片和圆形贴片均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；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；下层介质基板上表面设置有移相馈电网络，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；通过人工表面等离子体激元技术和局域表面等离子体激元技术，对天线的方向性进行改善。

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

随着通信行业的不断发展，无线频谱需求不断增大，宽带无线通信技术具有传输速率快、信息传输量大、稳定性高等特点，是解决无线频谱需求的有效途径。宽带天线可以通过改进制作材料，简化硬件结构等方式来降低成本。

当前，卫星通信、雷达探测等方面对通信技术的要求不断提高，需要天线覆盖更宽带宽，具备更好的方向性。圆极化阵列天线可以提高通信系统性能，接受和辐射任意极化的波，被广泛应用于军事领域。在移动通信、全球定位系统、卫星通信等领域中，圆极化阵列天线凭借其可以增大通信容量的优势，提高系统的抗多径效应能力。

随着技术的发展，现代无线通信技术对天线的增益、方向性等性能提出了更高要求，而传统的单圆极化天线的带宽受限，现有对天线方向性调节的方法稳定性较差，仅能实现狭义的带宽延展，不能实现方向性的改善。

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，能够实现带宽的提升和方向性的改善。

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和圆形贴片，所述辐射贴片和圆形贴片均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；所述下层介质基板上表面设置有移相馈电网络，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。

可选的，所述圆极化阵列天线的尺寸为1.27λg×1.27λg×0.18λg，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；所述圆形贴片设置于圆槽内侧。

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方片，所述金属方片中心均蚀刻有圆孔，所述金属方片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。