本發(fā)明涉及圓極化天線，尤其是一種小尺寸低仰角全向輻射圓極化天線。

背景技術(shù)：

隨著衛(wèi)星技術(shù)通信與定位技術(shù)的發(fā)展，人們對圓極化天線需求越來越大。由于微帶圓極化天線具有饋電簡單，易加工，剖面低等優(yōu)點，往往被用于車載衛(wèi)星通信系統(tǒng)。但是傳統(tǒng)的微帶圓極化天線其輻射方向都是軸向方向，也就是垂直于水平面的，但是在高緯度地區(qū)，這樣的輻射方向圖不利于接收衛(wèi)星信號。因此需要設計具有低仰角全向輻射輻射特性的圓極化天線。

申請?zhí)枮?01410767546.x的專利公開的一個天線，包括水平極化偶極子天線陣、垂直極化單極子天線和功分網(wǎng)絡，四個水平極化的微帶偶極子天線以正方形基板為中心，分布在正方形基板的四個邊方向上，水平極化天線陣與垂直極化天線通過功分網(wǎng)絡連接。功分網(wǎng)絡具有90°相差，使得水平極化天線陣與垂直極化天線組合產(chǎn)生圓極化輻射。該發(fā)明天線尺寸為0.58λ×0.58λ×0.25λ，λ為中心頻率對應的真空中波長。該發(fā)明實現(xiàn)了全向輻射特性，但是天線尺寸較大，不適用于車載系統(tǒng)等對天線尺寸具有嚴格限制的應用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對上述存在的問題，提供一種小型化的低仰角全向輻射雙圓極化天線。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

小尺寸低仰角全向輻射雙圓極化天線，由下至上依次包括金屬地板、金屬微帶饋電結(jié)構(gòu)、金屬微帶貼片和位于所述結(jié)構(gòu)之間的介質(zhì)板，所述介質(zhì)板設置有連接所述金屬微帶貼片和所述金屬微帶饋電結(jié)構(gòu)的金屬化孔，其特征在于，所述金屬微帶貼片設置開槽和縫隙；所述金屬微帶饋電結(jié)構(gòu)設置有正交混合電橋。

進一步地，所述正交混合電橋包括兩個輸入端口和兩個饋電端口，所述饋電端口到任一所述輸入端口的路徑長度相差1/4波長，所述波長為中心頻率對應的波長。

進一步地，所述金屬微帶貼片設置有以金屬微帶貼片邊緣為起點縫隙。

進一步地，所述金屬微帶貼片設置有以凹槽邊緣為起點縫隙。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：金屬微帶貼片設置有開槽和縫隙，切斷了原先金屬微帶貼片表面電流路徑，使電流繞開槽邊緣和縫隙邊緣流過的路徑變長，在天線等效電路中相當于引入級聯(lián)電路，開槽和縫隙的設計可以有效減少天線的尺寸；采用正交混合電橋饋電，實現(xiàn)天線的雙圓極化特性，天線能工作在左旋和右旋圓極化狀態(tài)，使得天線能夠適應更多的使用環(huán)境，增加了天線的通用性；同時該天線結(jié)構(gòu)簡單、易于加工。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1為本發(fā)明實施例提供的圓極化天線的側(cè)視圖。

其中1-金屬微帶貼片、2-介質(zhì)板(1)、3-金屬微帶饋電結(jié)構(gòu)、4-介質(zhì)板(2)、5-金屬地板

圖2為本發(fā)明實施例提供的金屬微帶貼片示意圖。

其中，6-開槽、7-以金屬微帶貼片邊緣為起點的縫隙、8-以開槽邊緣為起點的縫隙

圖3為本發(fā)明實施例提供的金屬微帶饋電結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，9(1)-輸入端口、9(2)-輸入端口、10(1)-饋電端口、10(2)-饋電端口

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

圖1為本發(fā)明實施例提供的圓極化天線的側(cè)視圖，如圖1所示，小尺寸低仰角全向輻射雙圓極化天線，由下至上依次包括金屬地板、金屬微帶饋電結(jié)構(gòu)、金屬微帶貼片和位于所述結(jié)構(gòu)之間的介質(zhì)板，所述介質(zhì)板設置有連接所述金屬微帶貼片和所述金屬微帶饋電結(jié)構(gòu)的金屬化孔，其特征在于，所述金屬微帶貼片設置開槽和縫隙；所述金屬微帶饋電結(jié)構(gòu)設置有正交混合電橋。

所述天線采用微帶天線形式，使得天線具有很低的剖面高度。

圖3為本發(fā)明實施例提供的金屬微帶饋電結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，所述正交混合電橋包括兩個輸入端口9(1)、9(2)和兩個饋電端口10(1)、10(2)，所述饋電端口10(1)、10(2)到任一所述輸入端口的路徑長度相差1/4波長，所述波長為中心頻率對應的波長。兩饋電端口10(1)、10(2)對微帶天線進行饋電，饋電端口10(1)、10(2)到任一所述輸入端口的路徑長度相差1/4波長，饋電端口10(1)、10(2)輸出的信號有90°的相位差。

所述正交混合電橋是一種直通臂和耦合臂具有90°相位差的3db定向耦合器。信號從輸入端口9(1)輸入時，輸入信號的功率在饋電端口10(1)、10(2)間平分，饋電端口10(2)到輸入端口9(1)的路徑長度比饋電端口10(1)到輸入端口9(1)的路徑長度長1/4波長，所述波長為中心頻率對應的波長，饋電端口10(2)比饋電端口10(1)相位滯后90°，輸入端口9(2)用作隔離端口；信號從輸入端口9(2)輸入時，輸入信號的功率在饋電端口10(1)、10(2)間平分，饋電端口10(1)到輸入端口9(2)的路徑長度比饋電端口10(2)到輸入端口9(2)的路徑長度長1/4波長，所述波長為中心頻率對應的波長，饋電端口10(1)比饋電端口10(2)相位滯后90°，輸入端口9(1)用作隔離端口。用作隔離端口的所述輸入端口連接匹配負載實現(xiàn)天線的左旋圓極化或右旋圓極化。

圖2為本發(fā)明實施例提供的金屬微帶貼片示意圖，如圖2所示，所述金屬微帶貼片1設置有以金屬微帶貼片1邊緣為起點縫隙7和以開槽6邊緣為起點的縫隙8，以所述金屬微帶貼片1邊緣為起點的縫隙7關(guān)于所述金屬微帶貼片1的圓心中心對稱，以所述開槽6邊緣為起點的縫隙8關(guān)于所述金屬微帶貼片1的圓心中心對稱。優(yōu)化地，所述開槽6為圓形開槽。開槽和縫隙的設計切斷了原先金屬微帶貼片表面電流路徑，使電流繞開槽邊緣和縫隙邊緣流過的路徑變長，在天線等效電路中相當于引入級聯(lián)電路，開槽和縫隙的設計可以有效減少天線的尺寸。

本發(fā)明天線形成水平全向輻射的原理：圓形微帶天線的諧振頻率可以表示為

其中c代表光速，εr代表相對介電常數(shù)，ae代表圓形貼片的有效半徑，xmn代表第m次零階貝塞爾函數(shù)，n代表角波模，m代表輻射模式。

圓形微帶天線在球坐標中的遠區(qū)場表示為

eθn(φ，θ)＝jⁿcosnφ[jn+1(k0αsinθ)-jn-1(k0αsinθ)]

eφn(φ，θ)＝jⁿcosθsinnφ[jn+1(k0αsinθ)+jn-1(k0αsinθ)]

從表達式可知，tm21模的最大輻射方向在45°附近，符合我們需要的低仰角特性，為了激勵tm21模式，以所述金屬微帶饋電結(jié)構(gòu)圓心為頂點經(jīng)過所述饋電端口的夾角的大小為135°。

優(yōu)化地，所述兩個微帶線支路的末端通過金屬化孔與所述金屬微帶貼片相連，即所述饋電端口設置在所述金屬微帶饋電結(jié)構(gòu)的金屬化孔處。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。