CN212257675U - 一种寄生谐振环圆极化微带贴片天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种寄生谐振环圆极化微带贴片天线，包括导电接地平面、设于导电接地平面上的介质基片、设于介质基片顶部的辐射片以及设于介质基片下方的馈电探针；所述辐射片包括中心基础辐射片和设于中心基础辐射片四周的谐振辐射片；所述中心基础辐射片为一薄片状的正方金属导体，在所述中心辐射片的中部加工有一矩形开口，所述矩形开口的长边中心线和短边中心线分别位于正方金属导体的两条对角线上；所述谐振辐射片为分布在中心基础辐射片四周的四个薄片状的矩形环状金属导体，本实用新型采用了同轴馈电的馈电方式，功率容量大，馈电阻抗容易选择控制，容易形成较宽的带宽，天线圆极化性能提高，相位中心稳定，并且方便产业化加工。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线技术领域，具体涉及一种寄生谐振环圆极化微带贴片天线。
背景技术
线极化电磁波容易受到天气、大气电离层、地面建筑物等因素的影响，很难建立稳定的无线链路链接。因此，人们需要建立圆极化方式以及多种极化方式相融合的无线***，满足通信链路高可靠性的要求。
圆极化天线的特点如下：
1.入射到平面等圆对称目标的圆极化波，其反射波旋向将会发生改变(左旋圆极化反射成为右旋圆极化)，这一特点使得圆极化天线拥有了较强的抗干扰的能力。
2.圆极化天线自身发出的电磁波通过电离层时，不受法拉第旋转效应的干扰。圆极化天线这一卓越的电磁性能优势，使其被广泛应用于卫星通信、测控遥控等领域
3.圆极化波在空间能量分布均匀，可以有效的改善无线通信***中的多径效应，削弱或消除因地面建筑物的多次反射导致的重影现象。因此，圆极化天线在飞行器地面控制、电子对抗和空天星际通信等新兴应用领域有应用潜力。
圆极化天线由于不存在极化失配现象，更容易获得相关性较低的平衡接收功率而呈现较大优势。一对左旋圆极化波和右旋圆极化波互为交叉极化，理想情况下一对互为交叉极化的波是互相隔离的，即用LHCP的天线是无法接收RHCP来波的信号，反之亦然。事实上没有绝对的圆极化和线极化，任意极化波的瞬时电场矢量的端点轨迹为一椭圆，椭圆的长轴和短轴之比称之为轴比AR(Axial Ratio)，一般用dB表示。轴比是圆极化天线的一个重要的性能指标，它代表圆极化的纯度，一般将轴比不大于3dB的带宽，定义为天线的圆极化带宽。它是衡量天线对不同方向的信号增益差异性的重要指标。
当前圆极化天线主要存在的问题为：
1.普通的微带天线一般实现单层介质实现一个工作频带，这种工作带宽比较窄，工作带宽仅有5％z左右，不能很好应用在超宽带(扩频)通信***中。如果增大带宽，往往需要采用低介电常数的介质作为天线基板材料，此时天线尺寸会增大。
2.常规螺旋天线频带宽、波束宽、方向图对称、宽角圆极化性能好，缺点是只能实现一个极化方式。在需要双圆极化的场合，无法满足应用。
3.阵列天线(或阵子变形)，频带宽、方向图对称、宽角圆极化性能好，缺点是波束不够宽、结构较复杂，尺寸较大。
为了改善天线工作带宽，在保持微带圆极化天线传统优势的情况下，需要寻求扩展阻抗带宽的方法，能显著增加其阻抗带宽，提高天线的增益。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种工作带宽宽、增益高、尺寸小的圆极化微带贴片天线，本实用新型的圆极化微带贴片天线结构紧凑、馈电简单。
为解决上述技术问题,本实用新型提供的技术方案是：
一种寄生谐振环圆极化微带贴片天线，包括导电接地平面、设于导电接地平面上的介质基片、设于介质基片顶部的辐射片以及设于介质基片下方的馈电探针；所述辐射片包括中心基础辐射片和设于中心基础辐射片四周的谐振辐射片；所述中心基础辐射片为一薄片状的正方金属导体，在所述中心辐射片的中部加工有一矩形开口，所述矩形开口的长边中心线和短边中心线分别位于正方金属导体的两条对角线上；所述谐振辐射片为分布在中心基础辐射片四周的四个薄片状的矩形环状金属导体。
进一步的，所述谐振辐射片的四个薄片状的矩形环状金属导体关于中心基础辐射片正方金属导体的中心点中心对称。
进一步的，其馈电方式为单点同轴馈电。
进一步的，所述导电接地平面为PCB板，所述馈电探针的底部与导电接地平面绝缘焊接固定。
进一步的，所述介质基片上与馈电探针相对应的位置加工有贯穿圆形开孔。
进一步的，所述馈电探针上端伸入所述圆形开孔。
进一步的，馈电探针为标准SMA探针。
有益效果：
本实用新型采用了同轴馈电的馈电方式，功率容量大，馈电阻抗容易选择控制，加工简单，并容易形成较宽的带宽，天线圆极化性能提高，并且相位中心稳定。天线的主要工作频率为2.45Ghz，可以满足在WLAN频段工作。采用加载寄生谐振环的方法，相比加载前，增益提高和带宽扩宽可达到35％以上。天线的辐射片在介质基片最上层，加工方便，并且通过谐振辐射片的外径、内径、与中心基础辐射片的距离的设置，可对天线工作频率进行微调，方便产业化加工，在加工中有较好的容错性能，提高了产品合格率，降低了生产成本。
附图说明
图1为一种寄生谐振环圆极化微带贴片天线的结构示意图。
图2为图1的寄生谐振环圆极化微带贴片天线的俯视图。
图3为一种寄生谐振环圆极化微带贴片天线的天线阻抗带宽仿真与实测图。
图4为一种寄生谐振环圆极化微带贴片天线的天线轴比以及右旋圆极化增益仿真与实测图。
图5为一种寄生谐振环圆极化微带贴片天线的中心频点xoz面归一化方向图仿真与实测图。
图6为图5的寄生谐振环圆极化微带贴片天线的中心频点yoz面归一化方向图仿真与实测图。
图中标号为：1-中心基础辐射片，2-谐振辐射片，3-矩形开口，4-圆形开孔，5-介质基片，6-导电接地平面。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1-2所示，一种寄生谐振环圆极化微带贴片天线，包括导电接地平面6、设于导电接地平面6上的介质基片5、设于介质基片5顶部的辐射片以及设于介质基片5下方的馈电探针；所述辐射片包括中心基础辐射片1和设于中心基础辐射片1四周的谐振辐射片2；所述中心基础辐射片1为一薄片状的正方金属导体，在所述中心辐射片的中部加工有一矩形开口3，所述矩形开口3的长边中心线和短边中心线分别位于正方金属导体的两条对角线上；所述谐振辐射片2为分布在中心基础辐射片1四周的四个薄片状的矩形环状金属导体。
通过调节不同材料介质常数和其厚度，可以获得不同工作频率、增益和工作带宽。
所述中心基础辐射片1为一薄片状的正方金属导体，所述中心辐射片中部加工有一结构对称的矩形开口3；图2中，天线介质基片5宽度g、中心辐射片的宽度w、馈电点位置f、矩形开口3大小l4和l5经过调整匹配，可在一定范围内对天线的工作频率进行微调。
所述谐振辐射片22为四薄片状的矩形环状金属导体，所述谐振辐射片2的四个薄片状的矩形环状金属导体关于中心基础辐射片1正方金属导体的中心点中心对称。图2中，谐振辐射片2的外径l1和l2、谐振辐射片2的内径l3、谐振辐射片2与中心辐射片的距离s经过调整匹配，可用于改变天线表面电流分布及辐射特性，衍生新频段的圆极化辐射。
其馈电方式为单点同轴馈电。所述馈电探针为标准SMA探针。所述导电接地平面6为PCB板，所述馈电探针的底部与导电接地平面6绝缘焊接固定。所述介质基片5上与馈电探针相对应的位置加工有贯穿圆形开孔4。所述馈电探针上端伸入所述圆形开孔4。
图3示出了一种实施例1中寄生谐振环圆极化微带贴片天线的天线阻抗带宽仿真与实测图。图4，示出了一种实施例1中寄生谐振环圆极化微带贴片天线的天线轴比以及右旋圆极化增益仿真与实测图。图5，示出了一种实施例1中寄生谐振环圆极化微带贴片天线的中心频点xoz面归一化方向图仿真图。图6，示出了一种实施例1中寄生谐振环圆极化微带贴片天线的中心频点yoz面归一化方向图实测图。从图3-图6可见，实施例1中的圆极化天线具有轴比带宽大、工作带宽宽、相位中心稳定等特点。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种寄生谐振环圆极化微带贴片天线，其特征在于：包括导电接地平面、设于导电接地平面上的介质基片、设于介质基片顶部的辐射片以及设于介质基片下方的馈电探针；所述辐射片包括中心基础辐射片和设于中心基础辐射片四周的谐振辐射片；所述中心基础辐射片为一薄片状的正方金属导体，在所述中心基础辐射片的中部加工有一矩形开口，所述矩形开口的长边中心线和短边中心线分别位于正方金属导体的两条对角线上；所述谐振辐射片为分布在中心基础辐射片四周的四个薄片状的矩形环状金属导体。
2.根据权利要求1所述的寄生谐振环圆极化微带贴片天线，其特征在于：所述谐振辐射片的四个薄片状的矩形环状金属导体关于中心基础辐射片正方金属导体的中心点中心对称。
3.根据权利要求1所述的寄生谐振环圆极化微带贴片天线，其特征在于：其馈电方式为单点同轴馈电。
4.根据权利要求1所述的寄生谐振环圆极化微带贴片天线，其特征在于：所述导电接地平面为PCB板，所述馈电探针的底部与导电接地平面绝缘焊接固定。
5.根据权利要求1所述的寄生谐振环圆极化微带贴片天线，其特征在于：所述介质基片上与馈电探针相对应的位置加工有贯穿圆形开孔。
6.根据权利要求5所述的寄生谐振环圆极化微带贴片天线，其特征在于：所述馈电探针上端伸入所述圆形开孔。
7.根据权利要求1所述的寄生谐振环圆极化微带贴片天线，其特征在于：所述馈电探针为标准SMA探针。
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