本發(fā)明屬于天線工程，具體涉及一種基于90度移相器的寬帶圓極化天線，具有超寬帶、結(jié)構(gòu)緊湊、移相器結(jié)構(gòu)小型化的特點。
背景技術(shù)：
：：1、近年來，圓極化天線由于具有多徑抗干擾的優(yōu)勢，得到了廣泛的研究和應(yīng)用。同時，隨著現(xiàn)代無線系統(tǒng)對大信道容量和小型化需求的增加，在帶寬、尺寸、剖面上，對圓極化天線的要求急劇提高。因此，面對越來越復(fù)雜的應(yīng)用場景，設(shè)計出一款帶寬寬、尺寸小、剖面低的圓極化天線有非常重要的意義。采用饋電網(wǎng)絡(luò)的圓極化天線通常具有超寬帶特性，如論文“design?of?wideband?circularly?polarized?vivaldi?antenna?with?stableradiation?pattern”中，將饋電網(wǎng)絡(luò)與天線集成在一塊pcb版上，實現(xiàn)了3.9:1的3db軸比帶寬。在論文“ultrawideband?circularly?polarized?halved-type?vivaldi?antenna?withsymmetrical?radiation?pattern”中，采用了1分4的360度移相器以及一種新型的半型vivaldi天線，實現(xiàn)了3:1的3db軸比帶寬。技術(shù)實現(xiàn)思路1、本發(fā)明在
背景技術(shù)：
：的基礎(chǔ)上，提出了一種基于小型化移相器的超寬帶緊湊型圓極化天線，采用帶有高阻抗線的γ巴倫、帶有鋸齒狀結(jié)構(gòu)的漸變輻射槽線以及金屬耦合片，大帶寬范圍內(nèi)實現(xiàn)了良好的阻抗匹配。此外，提出了一種新型的小型化90度移相器，由不等功率分配器、π型網(wǎng)絡(luò)、負(fù)群時延網(wǎng)絡(luò)三部分構(gòu)成，相比傳統(tǒng)90度移相器實現(xiàn)了75％尺寸縮減。采用單層pcb板的結(jié)構(gòu)，加工方便，成本低，可以更好地應(yīng)用在各個場景。2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種基于小型化移相器的超寬帶緊湊型圓極化天線，該天線包括：正交的vivaldi天線、饋電網(wǎng)絡(luò)、底板，所述正交的vivaldi天線包括結(jié)構(gòu)相同的兩片vivaldi天線，兩片vivaldi天線正交設(shè)置，每片vivaldi天線包括：襯底、金屬貼片、γ型巴倫、扇形饋電片，金屬貼片設(shè)置在襯底的一層，γ型巴倫、扇形饋電片設(shè)置在襯底的另一側(cè)，所述金屬貼片包括完全對稱且隔離的左部分和右部分，每一部分包括主輻射結(jié)構(gòu)和寄生輻結(jié)構(gòu)，左部分和右部分的主輻射結(jié)構(gòu)整體構(gòu)成“γ”形，但該“γ”形的左右兩邊是對稱且隔離的；寄生輻射結(jié)構(gòu)也包括左右兩部分，分別設(shè)置于主輻射結(jié)構(gòu)兩側(cè)，每一部分寄生輻射結(jié)構(gòu)整體呈直角梯形，該直角梯形的底邊銳角與主輻射結(jié)構(gòu)的對應(yīng)部分的腰連接；3、所述γ型巴倫設(shè)置在主輻射結(jié)構(gòu)的右部分，γ型巴倫的底部輸入端與主輻射結(jié)構(gòu)底部齊平，γ型巴倫的頂部輸出端與主輻射結(jié)構(gòu)的右部分靠近分析的一側(cè)齊平，γ型巴倫的頂部輸出端連接扇形饋電片，扇形饋電片位于主輻射結(jié)構(gòu)的左部分；所述γ型巴倫的對應(yīng)位置處設(shè)置缺陷開槽；4、正交的vivaldi天線設(shè)置在底板上，且每片vivaldi天線都與底板垂直；5、所述底板為上層，上層為介質(zhì)層，下層為金屬層；饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)置在底板的介質(zhì)層上，饋電網(wǎng)絡(luò)分別給每片vivaldi天線饋電。6、進(jìn)一步的，正交的vivaldi天線在底板的投影為“十”字形結(jié)構(gòu)，該“十”字形結(jié)構(gòu)的每個地點對應(yīng)在底板上的位置處設(shè)置一垂直于地板的金屬耦合片，該金屬耦合片同時垂直于與之接觸的vivaldi天線。7、進(jìn)一步的，所述饋電網(wǎng)絡(luò)為超寬帶90度移相器。8、進(jìn)一步的，所述寄生輻射結(jié)構(gòu)的底邊上設(shè)置鋸齒狀結(jié)構(gòu)。9、進(jìn)一步的，所述主輻射結(jié)構(gòu)與寄生輻射結(jié)構(gòu)的連接點以下部分的兩側(cè)設(shè)置鋸齒狀結(jié)構(gòu)。10、進(jìn)一步的，所述主輻射結(jié)構(gòu)的左右兩部分之間的下部分設(shè)置菱形缺口。11、進(jìn)一步的，所述超寬帶90度移相器包括：不等功率分配器、π型網(wǎng)絡(luò)、負(fù)群時延網(wǎng)絡(luò)，所述不等功率分配器的輸入端為超寬帶90度移相器的輸入端，不等功率分配器由兩個串聯(lián)的“口”字形金屬貼片構(gòu)成，由輸入端設(shè)置在第一個“口”字形金屬貼片左側(cè)中點，第一個“口”字形金屬貼片右側(cè)中點采用第一隔離電阻進(jìn)行上下隔離；第二“口”字形金屬貼片分為上下兩部分，上部分金屬饋線窄與下部分，第二“口”字形金屬貼片上下兩部分的左側(cè)采用第一隔離電阻隔離，右側(cè)采用第二隔離電阻隔離；第二“口”字形金屬貼片右側(cè)上部分與第二隔離電阻的連接點作為上側(cè)輸出端連接π型網(wǎng)絡(luò)的輸入端，第二“口”字形金屬貼片右側(cè)下部分與第二隔離電阻的連接點作為下側(cè)輸出端連接負(fù)群時延網(wǎng)絡(luò)的輸入端；12、所述π型網(wǎng)絡(luò)包括“t”形金屬貼片、第一電感、第一電容、第二電容，“t”形金屬貼片頂部左邊端口為輸入端口，右邊端口通過第一電容連接一輸出金屬貼片的一端，輸出金屬貼片的另一端為π型網(wǎng)絡(luò)的輸出端口，即為超寬帶90度移相器的一個輸出端口，輸出金屬貼片的側(cè)邊通過第二電感接地，“t”形金屬貼片底部端口通過第一電感連接接地金屬貼片，接地金屬貼片的另一端通過金屬化通過連接底板的金屬層；13、所述負(fù)群時延網(wǎng)絡(luò)包括“l(fā)”形金屬貼片、“一”形金屬貼片、第二電容、第三電容、第三電感、第四電感、第五電感、第一接地電阻、第二接地電阻，所述“l(fā)”形金屬貼片的上部頂端作為負(fù)群時延網(wǎng)絡(luò)的輸入，底部末端通過第三電感連接“一”形金屬貼片的一端，“一”形金屬貼片的另一端作為負(fù)群時延網(wǎng)絡(luò)的輸出端口，即為超寬帶90度移相器的另一個輸出端口；“l(fā)”形金屬貼片底部的側(cè)邊依次通過第二電容、第四電感、第一接地電阻接地，“一”形金屬貼片的側(cè)面通過第三電容、第五電感、第二接地電阻接地。14、本發(fā)明天線采用饋電網(wǎng)絡(luò)與vivaldi天線級聯(lián)的形式，具備寬帶寬的特性；通過設(shè)計金屬耦合片、鋸齒狀結(jié)構(gòu)、γ型巴倫等形式實現(xiàn)寬帶匹配特性；通過采用π網(wǎng)絡(luò)和負(fù)群時延電路，設(shè)計了一款新型的小型化超寬帶90度移相器；vivaldi天線層及饋電網(wǎng)絡(luò)層都采取pcb板工藝，易于加工、成本低。相比傳統(tǒng)移相器實現(xiàn)了75％的尺寸縮減，其尺寸為67mm*44.5mm(0.071λl*0.047λl)。同時，仿真結(jié)果表明，提出的圓極化天線具有0.32-1.2ghz(3.75:1)的10db阻抗帶寬，0.32-1.15ghz(3.59:1)的3db軸比帶寬。技術(shù)特征：1.一種基于小型化移相器的超寬帶緊湊型圓極化天線，該天線包括：正交的vivaldi天線、饋電網(wǎng)絡(luò)、底板，所述正交的vivaldi天線包括結(jié)構(gòu)相同的兩片vivaldi天線，兩片vivaldi天線正交設(shè)置，每片vivaldi天線包括：襯底、金屬貼片、γ型巴倫、扇形饋電片，金屬貼片設(shè)置在襯底的一層，γ型巴倫、扇形饋電片設(shè)置在襯底的另一側(cè)，所述金屬貼片包括完全對稱且隔離的左部分和右部分，每一部分包括主輻射結(jié)構(gòu)和寄生輻結(jié)構(gòu)，左部分和右部分的主輻射結(jié)構(gòu)整體構(gòu)成“γ”形，但該“γ”形的左右兩邊是對稱且隔離的；寄生輻射結(jié)構(gòu)也包括左右兩部分，分別設(shè)置于主輻射結(jié)構(gòu)兩側(cè)，每一部分寄生輻射結(jié)構(gòu)整體呈直角梯形，該直角梯形的底邊銳角與主輻射結(jié)構(gòu)的對應(yīng)部分的腰連接；2.如權(quán)利要求1所述的一種基于小型化移相器的超寬帶緊湊型圓極化天線，其特征在于，正交的vivaldi天線在底板的投影為“十”字形結(jié)構(gòu)，該“十”字形結(jié)構(gòu)的每個地點對應(yīng)在底板上的位置處設(shè)置一垂直于地板的金屬耦合片，該金屬耦合片同時垂直于與之接觸的vivaldi天線。3.如權(quán)利要求1所述的一種基于小型化移相器的超寬帶緊湊型圓極化天線，其特征在于，所述饋電網(wǎng)絡(luò)為超寬帶90度移相器。4.如權(quán)利要求1所述的一種基于小型化移相器的超寬帶緊湊型圓極化天線，其特征在于，所述寄生輻射結(jié)構(gòu)的底邊上設(shè)置鋸齒狀結(jié)構(gòu)。5.如權(quán)利要求1所述的一種基于小型化移相器的超寬帶緊湊型圓極化天線，其特征在于，所述主輻射結(jié)構(gòu)與寄生輻射結(jié)構(gòu)的連接點以下部分的兩側(cè)設(shè)置鋸齒狀結(jié)構(gòu)。6.如權(quán)利要求1所述的一種基于小型化移相器的超寬帶緊湊型圓極化天線，其特征在于，所述主輻射結(jié)構(gòu)的左右兩部分之間的下部分設(shè)置菱形缺口。7.如權(quán)利要求3所述的一種基于小型化移相器的超寬帶緊湊型圓極化天線，其特征在于，所述超寬帶90度移相器包括：不等功率分配器、π型網(wǎng)絡(luò)、負(fù)群時延網(wǎng)絡(luò)，所述不等功率分配器的輸入端為超寬帶90度移相器的輸入端，不等功率分配器由兩個串聯(lián)的“口”字形金屬貼片構(gòu)成，由輸入端設(shè)置在第一個“口”字形金屬貼片左側(cè)中點，第一個“口”字形金屬貼片右側(cè)中點采用第一隔離電阻進(jìn)行上下隔離；第二“口”字形金屬貼片分為上下兩部分，上部分金屬饋線窄與下部分，第二“口”字形金屬貼片上下兩部分的左側(cè)采用第一隔離電阻隔離，右側(cè)采用第二隔離電阻隔離；第二“口”字形金屬貼片右側(cè)上部分與第二隔離電阻的連接點作為上側(cè)輸出端連接π型網(wǎng)絡(luò)的輸入端，第二“口”字形金屬貼片右側(cè)下部分與第二隔離電阻的連接點作為下側(cè)輸出端連接負(fù)群時延網(wǎng)絡(luò)的輸入端；技術(shù)總結(jié)本發(fā)明公開了一種基于小型化移相器的超寬帶緊湊型圓極化天線，屬于天線工程
技術(shù)領(lǐng)域：
：。本發(fā)明天線采用饋電網(wǎng)絡(luò)與Vivaldi天線級聯(lián)的形式，具備寬帶寬的特性；通過設(shè)計金屬耦合片、鋸齒狀結(jié)構(gòu)、Γ型巴倫等形式實現(xiàn)寬帶匹配特性；通過采用Π網(wǎng)絡(luò)和負(fù)群時延電路，設(shè)計了一款新型的小型化超寬帶90度移相器；Vivaldi天線層及饋電網(wǎng)絡(luò)層都采取PCB板工藝，易于加工、成本低。相比傳統(tǒng)移相器實現(xiàn)了75％的尺寸縮減，其尺寸為67mm*44.5mm(0.071λ<subgt;l</subgt;*0.047λ<subgt;l</subgt;)。同時，仿真結(jié)果表明，提出的圓極化天線具有0.32?1.2GHz(3.75:1)的10dB阻抗帶寬，0.32?1.15GHz(3.59:1)的3dB軸比帶寬。技術(shù)研發(fā)人員：屈世偉,許漢杰,楊仕文,胡俊受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)技術(shù)研發(fā)日：技術(shù)公布日：2025/1/6