CN110190387A - 一种单馈双圆极化微带天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单馈双圆极化微带天线，可以通过在天线层上设置切去处于一对角线上的两个直角的矩形形状的辐射贴片，然后在馈电介质层的两个相对表面上分别设置包括至少两个H形馈电缝隙的导体材料层，以及设置包括由导体材料构成的至少两个T形馈电结构，所述至少两个T形馈电结构在所述第一馈电层上的投影与所述至少两个H形馈电缝隙分别一一对应垂直相交。通过上述结构在信号收发过程中可以激励出2个正交的幅度相等、且相位差为90度的信号模式，从而实现天线的圆极化功能。可见，本申请实施例中的微带天线无需增设馈电网络即可实现微带天线的圆极化功能。具有降低天线损耗和减小微带天线馈电网络的空间占比的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及微波毫米波天线领域，特别是涉及一种单馈双圆极化微带天线。
背景技术
目前，随着通信技术的不断发展，微带贴片天线因其具有体积小、重量轻、剖面低、易于加工等优点，其适用范围正不断扩大，其应用需求也正日益增长。然而，传统的微带天线其带宽窄，为了实现双圆极化，传统的微带天线还会加设馈电网络，由此造成天线损耗的增加。同时，由于在毫米波频段的天线对应收发的信号频率非常高且波长很小，因此要求对应工作的微带天线单元的尺寸也很小，由此再进行馈电网络的布局就显得尤其困难。
可见，现有技术中存在着微带天线在实现双圆极化功能时需要增设馈电网络，由此造成天线损耗增加，以及工作在毫米波频段时微带天线布局困难的技术问题。
发明内容
本申请提供一种单馈双圆极化微带天线，用以解决现有技术中存在着的微带天线在实现双圆极化功能时需要增设馈电网络，由此造成天线损耗增加，以及工作在毫米波频段时微带天线布局困难的技术问题。
本申请提供了一种单馈双圆极化微带天线，包括：
天线层，包括天线介质基片与设置在所述天线介质基片一侧表面上的辐射贴片，所述辐射贴片为切去处于一对角线上的两个直角的矩形形状；
馈电层，贴附设置在所述天线介质基片的另一侧表面上，包括馈电介质层、以及分别贴附设置在所述馈电介质层两侧表面上的第一馈电层和第二馈电层，所述第一馈电层为包括至少两个H形馈电缝隙的导体材料层，所述第二馈电层包括由导体材料构成的至少两个T形馈电结构，所述至少两个T形馈电结构在所述第一馈电层上的投影与所述至少两个H形馈电缝隙分别一一对应相交，且所述T形馈电结构的横臂与对应相交的H形馈电缝隙的横臂平行且不重叠，所述第一馈电层处于所述天线介质基片和所述馈电介质层之间；
其中，所述至少两个H形馈电缝隙中的每相邻两个H形馈电缝隙之间的横臂互相垂直，和/或所述至少两个T形馈电结构中的每相邻两个T形馈电结构之间的横臂互相垂直。
可选地，所述馈电层还包括：
至少四个第一金属通孔，设置在所述馈电介质层与所述第二馈电层的边缘位置，以将所述至少两个T形馈电结构包围在内。
可选地，所述馈电层还包括：
至少一个第二金属通孔，设置在所述馈电介质层与所述第二馈电层的内部，且位于每相邻两个T形馈电结构之间。
可选地，所述馈电介质层为微波介质基片或陶瓷片。
可选地，所述天线层包括：
第一辐射层，包括第一介质基片和设置在所述第一介质基片表面上的第一辐射贴片；
第二辐射层，贴附设置在所述第一介质基片另一侧表面上，包括第二介质基片和设置在所述第二介质基片表面上的第二辐射贴片；
其中，所述第二辐射贴片处于所述第一介质基片与所述第二介质基片之间，所述第一辐射贴片的面积大于所述第二辐射贴片的面积，所述第二辐射贴片投影在所述第一辐射贴片中的面积大于等于第二面积，所述第二面积为所述第二辐射贴片面积的一半。
可选地，所述第一辐射贴片为切去处于第一对角线上的两个直角的矩形形状，所述第二辐射贴片为切去处于第二对角线上的两个直角的矩形形状，所述第一对角线与所述第二对角线平行；
其中，所述第一辐射贴片与所述第二辐射贴片的边长比例一致，且布置方向一致。
可选地，所述第一辐射贴片的两条切边与所述第二辐射贴片的两条切边平行。
可选地，所述导体材料为铜材料，和/或镀银材料。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本申请实施例中的技术方案可以通过在天线层上设置切去处于一对角线上的两个直角的矩形形状的辐射贴片，然后在馈电介质层的两个相对表面上分别设置包括至少两个H形馈电缝隙的导体材料层，以及设置包括由导体材料构成的至少两个T形馈电结构，所述至少两个T形馈电结构在所述第一馈电层上的投影与所述至少两个H形馈电缝隙分别一一对应垂直相交。通过上述结构在信号收发过程中可以激励出2个正交的幅度相等、且相位差为90度的信号模式，从而实现天线的圆极化功能。可见，本申请实施例中的微带天线无需增设馈电网络即可实现微带天线的圆极化功能。具有降低天线损耗和减小微带天线馈电网络的空间占比的技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种单馈双圆极化微带天线的每层立体结构图；
图2为本发明实施例提供的一种单馈双圆极化微带天线的天线层结构图；
图3为本发明实施例提供的T形馈电结构投影到第一馈电层上的投影结构图。
具体实施方式
本申请提供一种单馈双圆极化微带天线，用以解决现有技术中存在着的微带天线在实现双圆极化功能时需要增设馈电网络，由此造成天线损耗增加，以及工作在毫米波频段时微带天线布局困难的技术问题。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本申请实施例中的技术方案可以通过在天线层上设置切去处于一对角线上的两个直角的矩形形状的辐射贴片，然后在馈电介质层的两个相对表面上分别设置包括至少两个H形馈电缝隙的导体材料层，以及设置包括由导体材料构成的至少两个T形馈电结构，所述至少两个T形馈电结构在所述第一馈电层上的投影与所述至少两个H形馈电缝隙分别一一对应垂直相交。通过上述结构在信号收发过程中可以激励出2个正交的幅度相等、且相位差为90度的信号模式，从而实现天线的圆极化功能。可见，本申请实施例中的微带天线无需增设馈电网络即可实现微带天线的圆极化功能。具有降低天线损耗和减小微带天线的空间占比的技术效果。
下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
实施例一
请参考图1、图2、和图3，本申请实施例一提供一种单馈双圆极化微带天线，包括：
天线层，包括天线介质基片与设置在所述天线介质基片一侧表面上的辐射贴片，所述辐射贴片为切去处于一对角线上的两个直角的矩形形状；
馈电层，贴附设置在所述天线介质基片的另一侧表面上，包括馈电介质层120、以及分别贴附设置在所述馈电介质层120两侧表面上的第一馈电层121和第二馈电层122，所述第一馈电层121为包括至少两个H形馈电缝隙1210的导体材料层，所述第二馈电层122包括由导体材料构成的至少两个T形馈电结构1220，所述至少两个T形馈电结构1220在所述第一馈电层121上的投影与所述至少两个H形馈电缝隙1210分别一一对应相交，且所述T形馈电结构1220的横臂与对应相交的H形馈电缝隙1210的横臂平行且不重叠，所述第一馈电层121处于所述天线介质基片和所述馈电介质层120之间；
其中，所述至少两个H形馈电缝隙1210中的每相邻两个H形馈电缝隙1210之间的横臂互相垂直，和/或所述至少两个T形馈电结构1220中的每相邻两个T形馈电结构1220之间的横臂互相垂直；所述至少两个H形馈电缝隙1210与所述至少两个T形馈电结构1220投影在所述辐射贴片内的面积大于等于第一面积，所述第一面积为所述至少两个H形馈电缝隙1210与所述至少两个T形馈电结构1220的总面积的一半。
需要指出的是，本申请实施例中的H形馈电缝隙1210和T形馈电结构1220的数量分别为2个。
在实际应用过程中，当本申请实施例中的微带天线进行信号发射工作时，信号可以从所述T形馈电结构1220的中间竖直部分的顶端馈入，然后传输到T形馈电结构1220的横臂位置，通过辐射馈送的方式传输到对应的H形馈电缝隙1210，进一步再通过辐射贴片辐射到空间中。如图3所示，由于两个H形馈电缝隙1210之间的横臂互相垂直，并且两个T形馈电结构1220之间的横臂互相垂直，因此2个H形馈电缝隙1210的摆放方向相差90°，对应的T形馈电结构1220的摆放方向也相差90°。信号在传输过程中基于其所传输的路径方向，以及辐射贴片进行的对角线上的切角处理，可以实现激励出2个正交的幅度相等、且相位差为90度的信号模式，由此实现天线的圆极化功能。再由于天线的工作模式可以为互易的，因此在接收信号过程中也可以按照上述相反的过程实现信号接收工作。
同时，在实际操作时可以通过控制H形馈电缝隙1210的缝隙长度、宽度、以及在所述第一馈电层121上的所处位置，实现本申请实施例中的微带天线与不同宽带信号之间的匹配；另一方面，还可以通过控制T形馈电结构1220的长度、宽度、以及在所述第二馈电层122上的所处位置，而进一步实现微带天线与不同宽带信号之间的匹配程度。
由此可见，本申请实施例中的技术方案可以通过在天线层上设置切去处于一对角线上的两个直角的矩形形状的辐射贴片，然后在馈电介质层120的两个相对表面上分别设置包括至少两个H形馈电缝隙1210的导体材料层，以及设置包括由导体材料构成的至少两个T形馈电结构1220，所述至少两个T形馈电结构1220在所述第一馈电层121上的投影与所述至少两个H形馈电缝隙1210分别一一对应垂直相交。通过上述结构在信号收发过程中可以激励出2个正交的幅度相等、且相位差为90度的信号模式，从而实现天线的圆极化功能。可见，本申请实施例中的微带天线无需增设馈电网络即可实现微带天线的圆极化功能。具有降低天线损耗和减小微带天线馈电网络的空间占比的技术效果。
进一步在本申请实施例中，所述馈电层还包括设置在所述馈电介质层120与所述第二馈电层122的边缘位置的至少四个第一金属通孔103，通过所述至少四个第一金属通孔103可以将所述至少两个T形馈电结构1220包围在内。所述馈电层还包括至少一个第二金属通孔104，设置在所述馈电介质层120与所述第二馈电层122的内部，且位于每相邻两个T形馈电结构1220之间。
通过所述第一金属通孔103可以提高本申请实施例微带天线中的馈电介质层120和第二馈电层122与其他电性部件之间的隔离度；通过所述第二金属通孔104可以提高T形馈电结构1220之间的隔离度。因此本申请实施例中的技术方案还具有提升微带天线内的信号传输性能，降低损耗的技术效果。
再进一步地，本申请实施例中的天线层为双层结构，包括：
第一辐射层，包括第一介质基片1110和设置在所述第一介质基片1110表面上的第一辐射贴片1111；
第二辐射层，贴附设置在所述第一介质基片1110另一侧表面上，包括第二介质基片1120和设置在所述第二介质基片1120表面上的第二辐射贴片1121；
其中，所述第二辐射贴片1121处于所述第一介质基片1110与所述第二介质基片1120之间，所述第一辐射贴片1111的面积大于所述第二辐射贴片1121的面积，所述第二辐射贴片1121投影在所述第一辐射贴片1111中的面积大于等于第二面积，所述第二面积为所述第二辐射贴片1121面积的一半。
同时，所述第一辐射贴片1111为切去处于第一对角线上的两个直角的矩形形状，所述第二辐射贴片1121为切去处于第二对角线上的两个直角的矩形形状，所述第一对角线与所述第二对角线平行；其中，所述第一辐射贴片1111与所述第二辐射贴片1121的边长比例一致，且布置方向一致。所述第一辐射贴片1111的两条切边与所述第二辐射贴片1121的两条切边平行。
通过调节第一辐射贴片1111和第二辐射贴片1121的尺寸和切角的大小，可以进一步优化实现更佳的圆极化性能；而通过调节第一介质基片1110和第二介质基片1120的厚度，还可以进一步提升微带天线与宽带信号之间的匹配度。
需要指出的是，所述馈电介质层120可以为微波介质基片或陶瓷片，用户可以根据需要而自行设置。而在本申请实施例中，所述馈电介质层120可以为微波PCB材料基片；所述导体材料为铜材料，和/或镀银材料、或其他导电性能较佳的材料。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。进一步地，本申请技术方案中的各个方法步骤可以颠倒，变换先后顺序而依然落入本申请所涵盖的发明范围中。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种单馈双圆极化微带天线，其特征在于，包括：
天线层，包括天线介质基片与设置在所述天线介质基片一侧表面上的辐射贴片，所述辐射贴片为切去处于一对角线上的两个直角的矩形形状；
馈电层，贴附设置在所述天线介质基片的另一侧表面上，包括馈电介质层、以及分别贴附设置在所述馈电介质层两侧表面上的第一馈电层和第二馈电层，所述第一馈电层为包括至少两个H形馈电缝隙的导体材料层，所述第二馈电层包括由导体材料构成的至少两个T形馈电结构，所述至少两个T形馈电结构在所述第一馈电层上的投影与所述至少两个H形馈电缝隙分别一一对应相交，且所述T形馈电结构的横臂与对应相交的H形馈电缝隙的横臂平行且不重叠，所述第一馈电层处于所述天线介质基片和所述馈电介质层之间；
其中，所述至少两个H形馈电缝隙中的每相邻两个H形馈电缝隙之间的横臂互相垂直，和/或所述至少两个T形馈电结构中的每相邻两个T形馈电结构之间的横臂互相垂直。
2.如权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述馈电层还包括：
至少四个第一金属通孔，设置在所述馈电介质层与所述第二馈电层的边缘位置，以将所述至少两个T形馈电结构包围在内。
3.如权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述馈电层还包括：
至少一个第二金属通孔，设置在所述馈电介质层与所述第二馈电层的内部，且位于每相邻两个T形馈电结构之间。
4.权利要求1-3任一权利要求所述的微带天线，其特征在于，所述馈电介质层为微波介质基片或陶瓷片。
5.如权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述天线层包括：
第一辐射层，包括第一介质基片和设置在所述第一介质基片表面上的第一辐射贴片；
第二辐射层，贴附设置在所述第一介质基片另一侧表面上，包括第二介质基片和设置在所述第二介质基片表面上的第二辐射贴片；
其中，所述第二辐射贴片处于所述第一介质基片与所述第二介质基片之间，所述第一辐射贴片的面积大于所述第二辐射贴片的面积，所述第二辐射贴片投影在所述第一辐射贴片中的面积大于等于第二面积，所述第二面积为所述第二辐射贴片面积的一半。
6.如权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述第一辐射贴片为切去处于第一对角线上的两个直角的矩形形状，所述第二辐射贴片为切去处于第二对角线上的两个直角的矩形形状，所述第一对角线与所述第二对角线平行；
其中，所述第一辐射贴片与所述第二辐射贴片的边长比例一致，且布置方向一致。
7.如权利要求6所述的微带天线，其特征在于，所述第一辐射贴片的两条切边与所述第二辐射贴片的两条切边平行。
8.如权利要求1所述的微带天线，其特征在于，所述导体材料为铜材料，和/或镀银材料。
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