CN115548703B - 一种相位可控双频圆极化天线 - Google Patents

一种相位可控双频圆极化天线 Download PDF

Info

Publication number
CN115548703B
CN115548703B CN202211189706.8A CN202211189706A CN115548703B CN 115548703 B CN115548703 B CN 115548703B CN 202211189706 A CN202211189706 A CN 202211189706A CN 115548703 B CN115548703 B CN 115548703B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
dielectric substrate
controllable
circularly polarized
grounding plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211189706.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115548703A (zh
Inventor
李迎松
孟露露
黄志祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui University
Original Assignee
Anhui University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui University filed Critical Anhui University
Priority to CN202211189706.8A priority Critical patent/CN115548703B/zh
Publication of CN115548703A publication Critical patent/CN115548703A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115548703B publication Critical patent/CN115548703B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/24—Combinations of antenna units polarised in different directions for transmitting or receiving circularly and elliptically polarised waves or waves linearly polarised in any direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/20—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements characterised by the operating wavebands
    • H01Q5/28—Arrangements for establishing polarisation or beam width over two or more different wavebands
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明公开一种相位可控双频圆极化天线，包括金属接地板，圆形辐射单元和介质基板，金属接地板和介质基板分别通过四根短路金属棒连接，短路金属棒顶端贯穿介质基板顶端固定接有寄生元；寄生元侧面与圆形辐射单元的凹槽的侧面设置有间隙，馈电内导体贯穿金属接地板和介质基板与圆形辐射单元固定连接。本发明设计的单馈相位可控双频圆极化天线具有双频、小型化、良好的可控轴比、宽波束、可控极化和相位的特性，可以满足多种不同无线通信***的应用。

Description

一种相位可控双频圆极化天线
技术领域
本发明涉及卫星导航和定位***技术领域，特别是涉及一种相位可控双频圆极化天线。
背景技术
随着无线通信技术的高速发展，近年来，圆极化微带天线受到了广泛关注，国内外开发了许多圆极化微带天线，并应用于各种无线通信***，如全球定位***(GPS)和卫星通信。常见的卫星导航***的接收天线主要是微带天线、四臂螺旋天线、喇叭天线。微带天线具有体积小、成本低、易于制造、易于扩展成阵列等优点，在军事和民用领域得到了广泛的应用。圆极化天线在射频识别、全球定位***、卫星通信和射频能量收集等***中得到了广泛应用，得益于圆极化天线可以防止发送和接收信号时产生的法拉第旋转效应造成的多径失真和极化失配。圆极化天线可以降低极化失配，抑制多径干扰，并在发送端和接收端具有更大的灵活性。为了实现圆极化辐射，一个简单方法是在两个正交方向馈入贴片以激发两个谐振模式。然而，双馈电机制增大了天线尺寸，增加了天线几何复杂性，导致额外的损耗。为了克服双馈电的复杂性，开发了单馈电端口的贴片天线。单馈微带天线是实现圆极化辐射的最简单结构。
伴着无线通信的快速发展，使得当前的频谱资源变得相对拥挤。为了提高当前拥挤频谱的利用率，就需要各种无线通信设备可以在不同频率间实现切换且需要不同的极化方式，以满足大阵列的相位控制、极化控制，或者是要求设备能够工作在多个频率，天线作为实现能量转换的装置，采用一副天线产生多个频率，减少天线的安装空间也成为了目前双频天线研究的热点之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种相位可控双频圆极化天线，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现解决相位、极化可控和双频的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种相位可控双频圆极化天线，包括金属接地板，圆形辐射单元和介质基板，所述金属接地板，所述圆形辐射单元分别层压于介质基板底面和顶面，所述金属接地板顶面电性连接有四根短路金属棒，所述短路金属棒顶端贯穿所述介质基板并电性连接有寄生元；所述寄生元侧面与所述圆形辐射单元侧面设置有间隙，所述寄生元底面与所述介质基板顶面层压连接；所述圆形辐射单元由馈电激励，所述馈电的内导体贯穿所述介质基板并与所述圆形辐射单元连接，所述馈电的内导体与所述金属接地板不连通。
优选的，所述圆形辐射单元边缘开设有四个凹槽，所述寄生元设置于所述凹槽内，所述凹槽的形状为任意形状。
优选的，所述寄生元的形状为任意形状，并不拘泥于圆形。
优选的，四根所述短路金属棒的直径相同或不同或部分不同，且位置并一定在寄生元的中心连接。
本发明具有如下技术效果：
本发明提出的一种相位可控双频圆极化天线采用的是单层结构，天线的相位由四个不等半径凹槽内的寄生元的半径和短路金属棒的直径和位置调控，形成圆极化、线极化、椭圆极化天线所需的相位差，构成圆极化、线极化、椭圆极化辐射。天线的双频由圆形辐射元、寄生元、短路金属棒和凹槽内四个不等圆形寄生元构成的谐振产生。
本发明设计的圆极化天线的相位、极化、频率可控，且结构紧凑，轴比可控、极化和相位可控，波束宽可以用在各种无线通信***。
本发明设计的一种相位可控双频圆极化天线可以工作GPS L1和L2频5G、4G、3G频段，具有双频、小型化、良好的轴比、宽波束、相位可控、极化可控、频率可控等特性，可以更好的运用在卫星通信***、移动通信***等无线通信***的两个频段。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明***结构示意图；
图2为本发明主视结构示意图；
其中，1、金属接地板；2、介质基板；3、圆形辐射单元；4、馈电；5、寄生元；6、短路金属棒；7、凹槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
由图1-2所示的一种相位可控双频圆极化天线，包括金属接地板1，圆形辐射单元3和介质基板2，金属接地板1，圆形辐射单元3分别层压于介质基板2底面和顶面，金属接地板1顶面电性连接有四根短路金属棒6，短路金属棒6顶端贯穿介质基板2并电性连接有寄生元5；寄生元5侧面与圆形辐射单元3凹槽侧面设置有间隙，寄生元5底面与介质基板2顶面层压连接；圆形辐射单元3由馈电4激励，馈电4的内导体贯穿介质基板2并与圆形辐射单元3连接，馈电4内导体与金属接地板1不连通。
本发明通过调整四个不等半径凹槽7的半径和短路金属棒6的直径和位置，调控天线的相位，形成圆极化、线极化、椭圆极化天线所需的相位差，构成圆极化、线极化、椭圆极化辐射，旨在调整谐振频率、相位、极化，其双频由圆形辐射单元3和凹槽7内四个不等圆形寄生元5构成的谐振产生。整个天线采用单馈的形式，有助于降低天线的设计复杂度。
进一步的，位于凹槽7内四个不等圆形寄生元5与金属接地板1的短路金属棒6尺寸和短路金属棒6的位置可以灵活选择，根据相位的需求，短路金属棒6的位置不同，可以位于寄生元5中心，也可以位于其边沿，目的在于产生所需极化辐射特性和可控的相位特性。
进一步优化方案，为了便于极化调控，圆形辐射单元3边缘开设有四个凹槽7，寄生元5设置于凹槽7内，凹槽7的形状为任意形状。寄生元5的形状为任意形状，并不拘泥于圆形。四根短路金属棒6的直径相同或不同或部分不同均可。
进一步的，圆形辐射单元3上蚀刻的凹槽7，具有不同的半径，半径之间的差异会引入扰动，从而调整相位差，以形成圆极化、线极化、椭圆极化天线所需的相位差，构成圆极化、线极化、椭圆极化辐射。四个不等半径凹槽7内的***寄生元5，寄生元5的半径不一，且在圆形寄生辐射单元3和金属接地板1之间用短路金属棒6延长电流路径，由圆形寄生辐射单元3、寄生元5、短路金属棒6形成双频，其相位由四个不等半径的凹槽7内的寄生元5的半径和短路金属棒6的直径和位置调控，短路金属棒6的位置可以根据相位、频率和极化需求进行调整。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种相位可控双频圆极化天线，其特征在于，包括金属接地板(1)，圆形辐射单元(3)和介质基板(2)，所述金属接地板(1)、所述圆形辐射单元(3)分别层压于介质基板(2)底面和顶面，所述金属接地板(1)顶面电性连接有四根短路金属棒(6)，所述短路金属棒(6)顶端贯穿所述介质基板(2)并电性连接有寄生元(5)；所述寄生元(5)侧面与所述圆形辐射单元(3)侧面设置有间隙，所述寄生元(5)底面与所述介质基板(2)顶面层压连接；所述圆形辐射单元(3)由馈电(4)激励，所述馈电(4)的内导体贯穿所述介质基板(2)并与所述圆形辐射单元(3)连接，所述馈电(4)的内导体与所述金属接地板(1)不连通；
所述圆形辐射单元(3)边缘开设有四个凹槽(7)，所述寄生元(5)设置于所述凹槽(7)内，所述凹槽(7)的形状为任意形状。
2.根据权利要求1所述的一种相位可控双频圆极化天线，其特征在于：所述寄生元(5)的形状为任意形状，并不拘泥于圆形。
3.根据权利要求1所述的一种相位可控双频圆极化天线，其特征在于：四根所述短路金属棒(6)的直径相同或不同或部分不同，且位置在所述寄生元(5)的中心或不在所述寄生元(5)的中心。
CN202211189706.8A 2022-09-28 2022-09-28 一种相位可控双频圆极化天线 Active CN115548703B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211189706.8A CN115548703B (zh) 2022-09-28 2022-09-28 一种相位可控双频圆极化天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211189706.8A CN115548703B (zh) 2022-09-28 2022-09-28 一种相位可控双频圆极化天线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115548703A CN115548703A (zh) 2022-12-30
CN115548703B true CN115548703B (zh) 2023-09-22

Family

ID=84729454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211189706.8A Active CN115548703B (zh) 2022-09-28 2022-09-28 一种相位可控双频圆极化天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115548703B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116315649A (zh) * 2023-05-19 2023-06-23 陕西海积信息科技有限公司 小型圆极化天线

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5786793A (en) * 1996-03-13 1998-07-28 Matsushita Electric Works, Ltd. Compact antenna for circular polarization
KR20120008283A (ko) * 2010-07-16 2012-01-30 한국항공대학교산학협력단 Ｐｃｂ 기판형 방향성 다이폴 안테나
KR20160045649A (ko) * 2016-04-08 2016-04-27 에이피위성통신주식회사 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나
CN106602242A (zh) * 2016-11-25 2017-04-26 电子科技大学 一种低剖面高增益双极化天线
CN111864354A (zh) * 2020-07-28 2020-10-30 武汉虹信科技发展有限责任公司 一种辐射单元、基站天线及天线性能调节方法
CN112290205A (zh) * 2020-09-30 2021-01-29 广州吉欧电子科技有限公司 小型化组合天线
CN114709609A (zh) * 2022-05-05 2022-07-05 杭州电子科技大学 低剖面高增益宽轴比波束的圆极化微带天线
CN115036677A (zh) * 2022-05-27 2022-09-09 大连海事大学 一种具有抗多径性能的宽角圆极化双模北斗导航天线

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9825357B2 (en) * 2015-03-06 2017-11-21 Harris Corporation Electronic device including patch antenna assembly having capacitive feed points and spaced apart conductive shielding vias and related methods
US10651555B2 (en) * 2017-07-14 2020-05-12 Apple Inc. Multi-band millimeter wave patch antennas

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5786793A (en) * 1996-03-13 1998-07-28 Matsushita Electric Works, Ltd. Compact antenna for circular polarization
KR20120008283A (ko) * 2010-07-16 2012-01-30 한국항공대학교산학협력단 Ｐｃｂ 기판형 방향성 다이폴 안테나
KR20160045649A (ko) * 2016-04-08 2016-04-27 에이피위성통신주식회사 스터브 기생소자를 갖는 적층형 세라믹 원형편파 안테나
CN106602242A (zh) * 2016-11-25 2017-04-26 电子科技大学 一种低剖面高增益双极化天线
CN111864354A (zh) * 2020-07-28 2020-10-30 武汉虹信科技发展有限责任公司 一种辐射单元、基站天线及天线性能调节方法
CN112290205A (zh) * 2020-09-30 2021-01-29 广州吉欧电子科技有限公司 小型化组合天线
CN114709609A (zh) * 2022-05-05 2022-07-05 杭州电子科技大学 低剖面高增益宽轴比波束的圆极化微带天线
CN115036677A (zh) * 2022-05-27 2022-09-09 大连海事大学 一种具有抗多径性能的宽角圆极化双模北斗导航天线

Also Published As

Publication number Publication date
CN115548703A (zh) 2022-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ta et al. Crossed dipole antennas: A review
Luo et al. A miniaturized wide-beamwidth circularly polarized planar antenna via two pairs of folded dipoles in a square contour
US6859174B2 (en) Antenna device and communications system
CN115548703B (zh) 一种相位可控双频圆极化天线
Parchin et al. Dual circularly polarized crescent-shaped slot antenna for 5G front-end systems
CN114976665A (zh) 一种加载频率选择表面辐射稳定的宽带双极化偶极子天线
Parchin et al. A New broadband MIMO antenna system for sub 6 GHz 5G cellular Communications
Saini et al. Dual-band dual-sense circularly polarized asymmetric slot antenna with F-shaped feed line and parasitic elements
CN215342996U (zh) 圆极化天线
US6819288B2 (en) Singular feed broadband aperture coupled circularly polarized patch antenna
Park et al. 37–39 GHz vertically-polarized end-fire 5G antenna array featuring electrically small profile
US20140191914A1 (en) Multi-channel antenna device
CN116231312A (zh) 低剖面双频双圆极化共口径天线及其阵列
Hasan et al. Dual band slotted printed circular patch antenna with superstrate and EBG structure for 5G applications
Parchin et al. Smartphone antenna design covering 2G∼ 5G mobile terminals
Baharom et al. Multiple-element PIFA MIMO antenna system design for future 5G wireless communication applications
CN108172993B (zh) 一种双极化频率可重构天线
CN1937318B (zh) 类倒f多频天线单元及其组成的低耦合多天线
CN216251145U (zh) 宽轴比的毫米波圆极化微带天线
CN105990658A (zh) 通信天线、天线***和通信设备
CN220797107U (zh) 一种宽轴比高增益圆极化天线
CN219658967U (zh) 交叉偶极子天线及天线阵
Kim et al. Miniaturization of 3-D microstrip antenna using fylfot-shaped structure
Varghesel et al. A Review on Dual-Band Circularly Polarised Dielectric Resonator Antenna
Yao et al. A dual-band and dual-circularly-polarized array antenna with a single element

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant