專利名稱：平面集成寬頻帶圓極化天線的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種用于發(fā)射或接收射頻信號的天線，尤其是一種平面集成寬頻帶圓極化天線。為獲得圓極化輻射特性，主要有微帶貼片天線和印刷線狀天線兩類平面集成結構。第一類以多層貼片和多層正交相位耦合饋電的結構為代表，不僅結構復雜，且因此制約了頻帶寬度和效率。第二類以具有天然圓極化性能的螺旋輻射器結構為代表，但一方面為了實現(xiàn)單向輻射，或是加金屬背腔而嚴重抑制其固有的寬頻帶特性、或是填充吸收材料而明顯降低效率；另一方面用同軸電纜饋電所必需加接的Balun垂直于天線平面不便共形安裝，失去平面集成的優(yōu)越性。
本發(fā)明的目的就是提供一種頻帶寬、效率高，便于共形安裝和組陣應用的平面集成寬頻帶圓極化天線。
本發(fā)明的平面集成寬頻帶圓極化天線由輻射器、饋線網(wǎng)絡、介質(zhì)基片所組成。該天線以介質(zhì)基片為主體，在其兩側分別貼附設有輻射器的輻射器基片和設有饋線網(wǎng)絡的饋線網(wǎng)絡基片。其中輻射器為對稱螺旋狀，印制在輻射器基片上；介質(zhì)基片為周期性鉆孔結構的光子帶隙(PBG)介質(zhì)基片，饋線網(wǎng)絡為共面帶線-共面波導-同軸線形式的平衡-不平衡饋線網(wǎng)絡，并印制在饋線網(wǎng)絡基片上。對稱螺旋形狀的輻射器其饋電端對經(jīng)由一對平衡導線穿過PBG介質(zhì)基片上的通孔與饋線網(wǎng)絡的平衡傳輸線端口相連接。
本發(fā)明的優(yōu)點在于輻射器基片上的寬頻帶圓極化螺旋輻射器由于背襯PBG介質(zhì)基片的帶阻特性而將輻射能量限制于前半空間從而加強了主向增益，且對頻率不敏感而維持其寬頻帶特性。其饋電端對置于PBG基片的孔上，經(jīng)由一對平衡導線穿孔連接到基片的平衡傳輸線端對上，實現(xiàn)了平面共形的結構。因PBG的帶阻作用，螺旋的輻射抑制了向后半空間的繞射，平行導線也不產(chǎn)生寄生輻射?；系钠胶鈧鬏斁€經(jīng)混合橋路分別以±π/2的相位關系合成為一非平衡傳輸線，接至同軸電纜。
本發(fā)明特性的結構包括從螺旋輻射器的饋電端對到外接同軸線端口的部分。其核心思想是利用PBG基片一方面實現(xiàn)對頻率不敏感的鏡面反射作用，改善了天線的輻射性能，另一方面允許平衡傳輸線穿越而將Balun折成與輻射器共形，實現(xiàn)整體的薄片化。因此本發(fā)明具有頻帶寬、效率高、便于共形安裝和組陣應用的優(yōu)越性。


圖1是本發(fā)明的總體結構示意圖。
圖2是本發(fā)明中輻射器基片1的結構示意圖。
圖3是本發(fā)明中介質(zhì)基片2的結構示意圖。
圖4是本發(fā)明中饋線網(wǎng)絡基片3的結構示意圖。
本發(fā)明的實施方案如下在輻射器基片1上印制等角螺旋或阿基米德螺旋形成輻射器11。例基片材料εr=2.65，厚度1mm；標準設計的等角螺旋工作于(2～16)GHz。
PBG介質(zhì)基片2采用正方形或三角形周期排列的圓孔或方孔。例基片材料εr=10.2，厚度3.27mm；三角形周期邊長6.35mm；孔徑3.8mm，孔數(shù)26×26。
饋線網(wǎng)絡基片3上采用共面帶線(CPS)-共面波導(CPW)-同軸線或微帶線-微帶線-同軸線的轉換制式，混合橋路也可選自多種結構型式。例基片參數(shù)同基片1,CPS-CPW-同軸線制式，標準的二分之三波長CPW混合環(huán)，合成后加接CPW階梯阻抗變換器，SMA同軸接頭/插座對，外接50歐電纜。
在介質(zhì)基片2的兩側，將對稱螺旋形輻射器的饋電端對經(jīng)由一對平衡導線穿過介質(zhì)基片上的通孔與饋線網(wǎng)絡的平衡傳輸線端口相連接，便能實現(xiàn)本發(fā)明。
本發(fā)明可延拓涵蓋各種不同結構的PBG基片，各種不同類型的具有平衡饋電端對的(印刷或非印刷)輻射器，各種不同類型的平衡-不平衡轉換(Balua)印刷電路，以及由此類天線單元組成的天線陣列。
權利要求
1．一種平面集成寬頻帶圓極化天線由輻射器、饋線網(wǎng)絡、介質(zhì)基片所組成，其特征在于該天線以介質(zhì)基片(2)為主體，在其兩側分別貼附設有輻射器(11)的輻射器基片(1)和設有饋線網(wǎng)絡(31)的饋線網(wǎng)絡基片(3)，其中輻射器(11)為對稱螺旋狀，印制在輻射器基片(1)上，介質(zhì)基片(2)為周期性鉆孔結構的光子帶隙介質(zhì)基片；饋線網(wǎng)絡(31)為共面帶線-共面波導-同軸線形式的平衡-不平衡饋線網(wǎng)絡，并印制在饋線網(wǎng)絡基片(3)上。
2．根據(jù)權利要求1所述的平面集成寬頻帶圓極化天線，其特征在于對稱螺旋形狀的輻射器(11)其饋電端對(111)經(jīng)由一對平衡導線穿過光子帶隙介質(zhì)基片(2)上的通孔(21)與饋線網(wǎng)絡(3)的平衡傳輸線端口(311)相連接。
全文摘要
平面集成寬頻帶圓極化天線是一種用于發(fā)射或接收射頻信號的天線，該天線以介質(zhì)基片為主體，在其兩側分別貼附設有輻射器的輻射器基片和設有饋線網(wǎng)絡的饋線網(wǎng)絡基片，其中輻射器為對稱螺旋狀貼在輻射器基片上；介質(zhì)基片為周期性鉆孔結構的光子帶隙介質(zhì)基片，饋線網(wǎng)絡為共面帶線－共面波導－同軸線形式的平衡－不平衡饋線網(wǎng)絡，并印制在饋線網(wǎng)絡基片上。
文檔編號H01Q13/00GK1316796SQ0110814
公開日2001年10月10日 申請日期2001年3月19日 優(yōu)先權日2001年3月19日
發(fā)明者章文勛, 劉庭華 申請人:東南大學