專利名稱：寬帶圓極化高增益組合天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天線，具體涉及一種寬帶圓極化高增益組合天線，屬于天線技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微帶天線具有低剖面、體積小、重量輕且易與應(yīng)用平臺共形、易集成等優(yōu)點，因此在很多應(yīng)用領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，許多系統(tǒng)往往要求其具有寬頻帶、高增益及圓極化工作的特性。然而傳統(tǒng)的圓極化微帶天線結(jié)構(gòu)的帶寬窄、增益不高，使其難以滿足前述系統(tǒng)的期望要求，而若采用其它形式的天線，例如常用的螺旋天線等，亦難以同時滿足寬帶、高增益及圓極化的要求。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種寬帶圓極化高增益組合天線，能夠在相當(dāng)寬的頻帶內(nèi)同時保證良好的阻抗特性和輻射特性?！N寬帶圓極化高增益組合天線,該組合天線包括微帶天線和角錐喇ΠΛ天線；所述的微帶天線包括上層介質(zhì)基板、下層介質(zhì)基板和支撐泡沫，在下層介質(zhì)基板的上表面中心采用刻蝕掉其余部分的方法留下一個圓形結(jié)構(gòu)，且圓形結(jié)構(gòu)外圓上沿圓直徑方向?qū)ΨQ帶有兩個對稱切角，該結(jié)構(gòu)稱為帶有切角的圓形輻射貼片；在上層介質(zhì)基板的下表面均勻刻蝕出呈中心對稱的四個大小相同的圓形輻射貼片；上層介質(zhì)基板的下表面通過硬性的支撐泡沫安裝在下層介質(zhì)基板的上表面，帶有切角的圓形輻射貼片的中心與圓形輻射貼片的對稱中心相對準；所述的角錐喇叭天線為錐形框架結(jié)構(gòu)，且其口徑小的開口端安裝在微帶天線中下層介質(zhì)基板的上表面，并將上層介質(zhì)基板包圍在角錐喇叭天線內(nèi)部。所述的組合天線工作的中心頻率為IOGHz,組合天線橫向尺寸為63mmX63mm、縱向高度為26mm ;所述組合天線在中心頻率處天頂主極化增益為14.4dBi ;所述組合天線在
7.65GHz 12.44GHz頻帶內(nèi)駐波比小于2，帶寬為4.79GHz ;天線天頂軸比在8.06GHz
10.36GHz頻帶內(nèi)小于4dB，帶寬為2.3GHz ;天線同時滿足駐波比小于2和軸比小于4dB的頻帶寬度為2.3GHz ο有益效果:(1)本發(fā)明采用雙層微帶天線與角錐喇叭天線的組合形式，使天線能在一定程度上擁有傳統(tǒng)微帶天線優(yōu)點的同時，有效地拓展天線的工作帶寬并提高其增益，并且該天線采用單端口同軸線進行激勵，饋電結(jié)構(gòu)簡單，功能可靠。(2)本發(fā)明中的雙層微帶天線部分分為兩層，其中下層為由同軸直接激勵的且具有對稱切角的單個圓形貼片，以保證天線產(chǎn)生圓極化輻射；上層由四個尺寸相同且對稱放置的圓形貼片構(gòu)成，由下層貼片經(jīng)耦合效應(yīng)產(chǎn)生圓極化輻射，該結(jié)構(gòu)形式大大展寬了天線的阻抗和圓極化帶寬。(3)本發(fā)明可以通過增大角錐喇叭天線輻射口徑的方式，有效地提高天線增益。


圖1為本發(fā)明寬帶圓極化高增益組合天線的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明微帶天線的結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明微帶天線下層的結(jié)構(gòu)圖。圖4是本發(fā)明組合天線駐波比的仿真結(jié)果圖。圖5是本發(fā)明組合天線天頂處軸比的仿真結(jié)果圖。圖6是本發(fā)明組合天線天頂處增益的仿真結(jié)果圖。圖7是本發(fā)明中心頻率處天線方向圖仿真結(jié)果圖。圖8是本發(fā)明中心頻率處天線軸比仿真結(jié)果圖。其中，1-微帶天線、2-角錐喇ΠΛ天線、3-下層介質(zhì)基板、4-上層介質(zhì)基板、5-帶有切角的圓形輻射貼片、6-圓形輻射貼片、7-支撐泡沫
具體實施例方式下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。如附圖1所示，本發(fā)明提供了一種寬帶圓極化高增益組合天線，該組合天線包括微帶天線I和角錐喇叭天線2，角錐喇叭天線2置于微帶天線I的上表面。如附圖2和附圖3所示，微帶天線I包括上層介質(zhì)基板4、下層介質(zhì)基板3和支撐泡沫7，在下層介質(zhì)基板3的上表面中心刻蝕一個圓形結(jié)構(gòu)，即采用刻蝕掉其余部分的方法留下一個圓形結(jié)構(gòu)，且圓形結(jié)構(gòu)外圓上沿圓直徑方向帶有兩個對稱切角，該結(jié)構(gòu)稱為帶有切角的圓形輻射貼片5 ；在上層介質(zhì)基板4的下表面均勻刻蝕出呈中心對稱的四個大小相同的圓形輻射貼片6，即在上層介質(zhì)基板4的下表面中心采用刻蝕掉其余部分的方法留下四個大小相同的圓形結(jié)構(gòu)。上層介質(zhì)基板4的下表面通過硬性的支撐泡沫7安裝在下層介質(zhì)基板3的上表面，且?guī)в星薪堑膱A形輻射貼片5的中心與圓形輻射貼片6的對稱中心相對準，帶有切角的圓形輻射貼片5和圓形輻射貼片6大小不同但相近，可以有效地展寬天線的工作頻帶。角錐喇叭天線2為錐形框架結(jié)構(gòu)，且其口徑小的開口端安裝在微帶天線I中下層介質(zhì)基板3的上表面，并將上層介質(zhì)基板4包圍在角錐喇叭天線2內(nèi)部，角錐喇叭天線2可采用常用的銅、鋁等金屬材料加工制作。工作原理:帶有切角的圓形輻射貼片5由外接同軸直接激勵，由于其具有對稱切角，從而可以保證天線的圓極化特性；并且，可通過改變切角位置能夠方便地控制天線圓極化的旋向為左旋圓極化或者右旋圓極化，在本實施例中天線為右旋圓極化輻射。圓形輻射貼片6由帶有切角的圓形貼片5進行耦合激勵，通過調(diào)整兩層介質(zhì)板的距離，能夠?qū)⑸舷聝蓪虞椛滟N片單元之間的電磁耦合效應(yīng)調(diào)節(jié)至適當(dāng)范圍。并且可進一步通過調(diào)節(jié)四個圓形輻射貼片6的尺寸大小及其之間的距離，使天線的阻抗和圓極化工作帶寬達到最佳值；角錐喇叭天線2增大了天線的輻射口徑，從而可以在不影響天線阻抗和圓極化特性的前提下有效地提高天線增益。如附圖4 8所示，組合天線工作的中心頻率為10GHz，組合天線橫向尺寸為63mm X 63mm、縱向高度為26mm ;上述結(jié)構(gòu)的組合天線在工作的中心頻率為7.65GHz
12.44GHz內(nèi)駐波比小于2，帶寬為4.79GHz ;天線天頂軸比在8.06GHz 10.36GHz內(nèi)小于4dB，帶寬為2.3GHz ;天線同時滿足駐波比小于2和軸比小于4dB的頻帶寬度為2.3GHz(25%)。天線在IOGHz頻率處增益達到最大值14.4dBi ;且在7.65GHz 12GHz頻帶范圍內(nèi)均大于IOdBi。天線在IOGHz頻率處的兩個正交平面內(nèi)，3dB軸比波瓣寬度均值為33°。綜上所述，以上僅為本發(fā)明所選取實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種寬帶圓極化高增益組合天線，其特征在于:該組合天線包括微帶天線(I)和角錐喇叭天線(2)； 所述的微帶天線(I)包括上層介質(zhì)基板(4 )、下層介質(zhì)基板(3 )和支撐泡沫(7 )，在下層介質(zhì)基板(3)的上表面中心采用刻蝕掉其余部分的方法留下一個圓形結(jié)構(gòu)，且圓形結(jié)構(gòu)外圓上沿圓直徑方向帶有兩個對稱切角，該結(jié)構(gòu)稱為帶有切角的圓形輻射貼片(5);在上層介質(zhì)基板(4)的下表面均勻刻蝕出呈中心對稱的四個大小相同的圓形輻射貼片(6);上層介質(zhì)基板(4 )的下表面通過硬性的支撐泡沫(7 )安裝在下層介質(zhì)基板(3 )的上表面，帶有切角的圓形輻射貼片(5)的中心與四個圓形輻射貼片(6)的對稱中心相對準； 所述的角錐喇叭天線(2)為錐形框架結(jié)構(gòu)，且其口徑小的開口端安裝在微帶天線(I)中下層介質(zhì)基板(3)的上表面，并將上層介質(zhì)基板(4)包圍在角錐喇叭天線(2)內(nèi)部。
2.如權(quán)利要求1所述的一種寬帶圓極化高增益組合天線，其特征在于:所述的組合天線工作的中心頻率為IOGHz,組合天線橫向尺寸為63mmX63mm、縱向高度為26mm ;所述組合天線在中心頻率處天頂主極化增益為14.4dBi ;所述組合天線在7.65GHz 12.44GHz頻帶內(nèi)駐波比小于2，帶寬為4.79GHz ;天線天頂軸比在8.06GHz 10.36GHz頻帶內(nèi)小于4dB，帶寬為2.3GHz ;天線同時滿足駐波比小于2和軸比小于4dB的頻帶寬度為2.3GHz。
全文摘要
本發(fā)明提供一種寬帶圓極化高增益天線，該組合天線包括微帶天線和角錐喇叭天線，其中微帶天線包括上層介質(zhì)基板、下層介質(zhì)基板和支撐泡沫，在下層介質(zhì)基板的上表面中心刻蝕出一個圓形結(jié)構(gòu)，且圓形結(jié)構(gòu)外圓上沿圓直徑方向帶有兩個對稱切角；在上層介質(zhì)基板的下表面均勻刻蝕出呈中心對稱的四個大小相同的圓形輻射貼片；上層介質(zhì)基板的下表面通過硬性的支撐泡沫安裝在下層介質(zhì)基板的上表面，帶有切角的圓形輻射貼片的中心與圓形輻射貼片的對稱中心相對準；角錐喇叭天線為錐形框架結(jié)構(gòu)，且其口徑小的開口端安裝在下層介質(zhì)基板的上表面，并將上層介質(zhì)基板包圍在角錐喇叭天線內(nèi)部；本發(fā)明能夠在很寬的頻帶內(nèi)同時保證良好的阻抗和圓極化、高增益輻射性能。
文檔編號H01Q13/02GK103117454SQ20131007698
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者何芒, 葉喜紅, 周平源 申請人:北京理工大學(xué)