S波段宽频带低交叉极化的印刷偶极子天线

暂无

S波段宽频带低交叉极化的印刷偶极子天线 \n技术领域\n[0001] 本实用新型属于一种新型的可用于覆盖S波段的宽频带、低交叉极化的印刷偶极子天线。 \n背景技术\n[0002] 随着通信系统的不断发展，对天线的性能的要求也越来越高，不仅希望天线具有宽频或多频和较好的交叉极化性能，且要求天线具有结构简单、剖面低、易于共形等特点。\n微带天线由于其尺寸小、易于加工及制造成本低的特点获得了广泛的应用。但是微带天线的带宽通常较窄，因而限制了其在宽带情况下的应用。近年来对展宽微带天线带宽的研究较多，并取得了一些进展，包括添加寄生贴片、采用多层板结构、加厚基板或采用较厚的空气介质和电抗加载等。但是上述方法往往某些方面存在缺陷或者频带扩展能力有限或者交叉极化性能变差，比如采用厚基板容易激励表面波；采用多层结构会增大天线尺寸；电阻加载则会增加天线的损耗等。 \n[0003] 印刷偶极子天线由于其易于实现宽带、多频带及全向辐射等特点得到了越来越广泛的应用。采用微带平衡巴伦馈电的印刷偶极子天线具有体积小、重量轻、制造成本低、易于大规模集成等特点，克服了常规微带天线频带较窄等缺点。传统的印刷偶极子天线采用微带线馈电、单面辐射振子的形式，具有较宽的带宽，但其微带馈电网络损耗较大、且受外界电磁环境影响较大。若将馈电网络改为由带状线形式，则馈电网络损耗及外界电磁环境影响则会大为降低。 \n[0004] 目前国内外研究者对展宽印刷偶极子天线带宽作了较多研究。如文献1. “novel broadband printed dipole”， Technology Letters，2006(48):1996-1998；文 献 2. “wideband printed dipole antenna parasitically enhanced with over-an-octave bandwidth.dual-band variant for WLAN applications”, Technology Letters, \n2006(48) :444-449. 文献1改变平面巴伦印刷偶极子天线的馈电结构，并添加了寄生单元，达到了54%的阻抗带宽。文献2则采用较宽的偶极子臂并添加寄生单元，使其阻抗带宽达到87%。上述文献都是采用添加寄生单元的方法展宽偶极子天线的阻抗带宽，但是由于其沿介质板厚度方向的电场分量较大，造成交叉极化性能较差，且添加寄生单元后会进一步恶化交叉极化性能，因此其交叉极化一般不会小于-30dB。 \n发明内容\n[0005] 本实用新型的目的在于可提供一种用于覆盖S波段的宽频带、低交叉极化的印刷偶极子天线。 \n[0006] 该印刷偶极子天线由两层完全相同的介质板构成，两相同的印刷振子分别位于两介质板的两侧，馈电网络位于两介质板的中间。偶极子臂的上下两侧分别挖掉了一个正方形，两臂之间的缝隙为一渐变结构。该馈电网络由三条直线段、一条斜线段和一条圆弧形线段构成，结构的馈电下方由同轴经带状线转换。 \n[0007] 实现本实用新型目的的技术解决方案为：一种S波段宽频带低交叉极化的印刷偶极子天线，由两层介质板叠加构成，两印刷振子分别位于两介质板的两侧，馈电网络位于两介质板之间，印刷振子的偶极子臂的上下两侧各挖掉了一正方形，两偶极子臂之间的缝隙为一渐变结构；该馈电网络由三条直线段、一条斜线段和一圆弧形线段依次连接构成一勺形，馈电网络由同轴经带状线转换结构实现馈电。 \n[0008] 本实用新型与现有技术相比，其显著优点：首先，该结构采用双层偶极子天线，频带宽、交叉极化电平低，而且结构简单，易于加工。其次，该结构由带状线馈电，由馈线引入的散射和辐射损耗小，改善了天线的整体性能。再次，馈线和两臂之间的渐变结构有助于展宽天线的阻抗带宽。最后偶极子底端的金属反射板的大小对天线的阻抗带宽影响很小，当无反射板时，天线全向辐射特性良好，方向图稳定；当底端接反射地板时，天线增益高，交叉极化低，因此可根据需要较为灵活的选择方向图特性。 \n附图说明\n[0009] 图1中(a)为双层印刷偶极子天线结构立体示意图，(b)为单层印刷偶极子结构正面图，(c)为双层结构侧面图。 \n[0010] 图2为馈线结构示意图。 \n具体实施方式\n[0011] 下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。 \n[0012] 该印刷偶极子天线由两层完全相同的介质板构成，两相同的印刷振子分别为于两介质板的两侧，馈电网络位于两介质板的中间。偶极子臂的上下两侧分别挖掉了一个正方形，两臂之间的缝隙为渐变结构。该馈电网络由三条直线段、一条斜线段和一条圆弧形线段依次连接构成一勺形，馈电网络由同轴经带状线转换结构实现馈电。天线的最低工作频率为2.03GHz，阻抗带宽覆盖范围为2.03～4.41GHz。 \n[0013] 下面结合图一详细说明本实用新型的一种具体实施方式。 \n[0014] 第一步：介质基板的选取：两层介质板选用 的Duroid5880材料，介质板的厚度H=1.0mm。 \n[0015] 第二步：天线单元尺寸的确定：调节偶极子臂的长度L、宽度W、高度h和馈线的高度h1及馈线各段的长度、宽度，改善输入端口的阻抗特性以增大天线的阻抗带宽，最终优化得到的尺寸为：L=49mm，W=6mm，h=31.5mm，h1=16.2mm，l1=24mm，w1=2.25mm，w2=1.85mm，w3=2mm，l1x=6mm，l1y=6.5mm，l2=6.5mm，l3=5.5mm，l4=5.2mm，R1=5.6mm，R2=3.36mm，wf=1.6mm，lf=3mm。