一種圓極化螺旋紋微帶天線制造技術(shù)

本專利申請(qǐng)公開了一種圓極化螺旋紋微帶天線，包括介質(zhì)基板、接地板、螺旋微帶線，所述接地板和所述螺旋微帶線分別位于介質(zhì)基板的正反面；所述接地板與所述介質(zhì)基板的一維尺寸完全相同，接地板上開有的十字縫隙，所述十字縫隙的交叉處處于所述接地板的幾何中心；還包括依次堆疊在所述接地板上的第一矩形介質(zhì)塊位和第二矩形介質(zhì)塊位，第一矩形介質(zhì)塊也位于接地板的幾何中心處；第二矩形介質(zhì)塊位于第一介質(zhì)塊頂面的幾何中心處；該一種圓極化螺旋紋微帶天線的工作頻率設(shè)置在12.15GHz。具有，阻抗帶寬和軸比帶寬同時(shí)較好，進(jìn)而在工作頻率設(shè)置在12.15GHz時(shí)，圓極化性能良好的效果。

Circularly polarized helical microstrip antenna

The patent application discloses a circularly polarized spiral microstrip antenna includes a dielectric substrate, a ground plate, spiral microstrip line, on opposite sides of the ground and the spiral microstrip lines are located in the medium substrate; one dimensional size the ground plate and the substrate are exactly the same, the ground floor on the cross at the intersection of the cross slot, the slot in the ground floor of the geometric center; also included are sequentially stacked on the ground floor of the first rectangular dielectric block and second rectangular dielectric block, the geometric center of the first rectangular dielectric block is also located at the ground floor; second rectangular dielectric block is located in the top surface of the first dielectric block the geometric center; the operating frequency of a circularly polarized microstrip antenna is arranged in spiral 12.15GHz. The system has good impedance bandwidth and axial ratio bandwidth, and the circularly polarized performance is good when the operating frequency is set at 12.15GHz.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種圓極化螺旋紋微帶天線
本專利技術(shù)涉及天線
，具體涉及一種圓極化螺旋紋微帶天線。
技術(shù)介紹
21世紀(jì)以來，國內(nèi)外信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展備受矚目，無線通信系統(tǒng)的發(fā)展勢頭尤為迅猛。隨著衛(wèi)星通信，移動(dòng)通信，WLAN和全球定位系統(tǒng)等無線事業(yè)的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)品的功能也越來越強(qiáng)大，這也意味著人們對(duì)其各個(gè)方面的要求越來越高。天線作為實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)之間電磁信號(hào)傳遞的橋梁也扮演著重要角色，它的性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能，所以，人們便對(duì)無線通信系統(tǒng)關(guān)鍵部件的天線提出了小型化、寬頻帶、高增益、圓極化等要求。在過去幾十年里，人們關(guān)于線極化介質(zhì)諧振器天線做了很多研究，相比之下，圓極化的部分比較少，然而隨著遙控、通信和遙測技術(shù)的迅猛發(fā)展，單一的線極化已經(jīng)不能滿足需要，圓極化介質(zhì)諧振器天線的應(yīng)用就顯得十分重要。在雷達(dá)系統(tǒng)中，使用圓極化天線能夠抗雨霧干擾；在電子對(duì)抗中，使用圓極化天線可以偵察和干擾敵方各種極化方式的無線電波；如果在飛行器上裝置圓極化天線，則可以在任何狀態(tài)下都能接收信息；在航空、航天通信系統(tǒng)和遙感設(shè)備中采用圓極化天線，不但可以減小信號(hào)遺漏現(xiàn)象的發(fā)生，還能夠消除由電離層引起的極化畸變的影響。與線極化天線相比，圓極化天線的優(yōu)勢更加明顯。基于這些優(yōu)點(diǎn)，圓極化介質(zhì)諧振器天線被廣泛的應(yīng)用于衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、導(dǎo)航系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)中。研究圓極化介質(zhì)諧振器天線對(duì)無線通信事業(yè)有深遠(yuǎn)的意義?，F(xiàn)有的圓極化介質(zhì)諧振器天線設(shè)計(jì)中，頻率失配往往發(fā)生在阻抗帶寬和軸比帶寬之間，在某一頻率范圍（工作帶寬）內(nèi)，阻抗帶寬和軸比帶寬無法同時(shí)具有較好的性能，一個(gè)較好，另一個(gè)就較差，為設(shè)計(jì)一個(gè)圓極化性能很好的天線帶來了難度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種阻抗帶寬和軸比帶寬同時(shí)較好，進(jìn)而在工作頻率設(shè)置在12.15GHz時(shí)，圓極化性能良好的圓極化螺旋紋微帶天線。本方案中的圓極化螺旋紋微帶天線，包括介質(zhì)基板、接地板、螺旋微帶線，所述接地板和所述螺旋微帶線分別位于介質(zhì)基板的正反面；所述接地板與所述介質(zhì)基板的的一維尺寸完全相同，接地板上開有的十字縫隙，所述十字縫隙的交叉處處于所述接地板的幾何中心；還包括依次堆疊在所述接地板上的第一矩形介質(zhì)塊位和第二矩形介質(zhì)塊位，第一矩形介質(zhì)塊也位于接地板的幾何中心處；第二矩形介質(zhì)塊位于第一介質(zhì)塊頂面的幾何中心處；該圓極化螺旋紋微帶天線的工作頻率設(shè)置在12.15GHz。本方案的工作原理為：介質(zhì)諧振器天線的饋電方法是采用十字縫隙耦合饋電，同時(shí)利用單螺旋微帶線的相位延遲特性，從而得到相位差90°且幅度近似相等的信號(hào)，能量通過十字縫隙耦合到介質(zhì)塊，激勵(lì)兩個(gè)極化正交的簡并模式，從而實(shí)現(xiàn)圓極化。縫隙處于接地板的中心，也就是磁場最強(qiáng)的位置，中介質(zhì)塊（輻射體）采用兩個(gè)矩形堆疊的結(jié)構(gòu)，在一定程度上提高整個(gè)天線的帶寬。本方案在已有相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用單點(diǎn)饋電法實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡單結(jié)構(gòu)的寬帶圓極化介質(zhì)諧振器，在工作頻率設(shè)置為12.15GHz時(shí)，阻抗帶寬和軸比帶寬都取得較好的結(jié)果。所述介質(zhì)基板的相對(duì)介電常數(shù)為2.2，損耗角的正切值為0.0009，厚度為0.5mm；所述介質(zhì)基板的長和寬均為50mm；所述第一和第二矩形介質(zhì)塊的相對(duì)介電常數(shù)均為9.6，損耗角正切值為0.02；所述第一矩形介質(zhì)塊的長寬（W）均為7mm,高（Hdra）為5.4mm；所述第二矩形介質(zhì)塊的長和寬（W3）均為5mm，高（Hd）為2mm。進(jìn)一步，所述十字縫隙的長度(Ls)為14～18mm。本專利技術(shù)的近簡并共振模式的發(fā)生主要是通過調(diào)節(jié)十字縫隙的雙臂長度來控制的，在十字縫隙的長度(Ls)為14～18mm時(shí),本專利技術(shù)的反射系數(shù)和軸比特性較優(yōu)。進(jìn)一步，所述十字縫隙的長度(Ls)為16mm。選擇該尺寸時(shí)反射系數(shù)和軸比特性均較好。進(jìn)一步，所述十字縫隙的寬度（Ws）為0.3～0.6mm。該方案的天線反射系數(shù)較優(yōu)。進(jìn)一步，所述十字縫隙的寬度0.455mm。該方案的天線反射系數(shù)和軸比特性均較好。進(jìn)一步，所述螺旋微帶線的尺寸（W1）為8.66mm。采用該方案的圓極化螺旋紋微帶天線，其反射系數(shù)低于-10dB的頻帶范圍是9.53～12.5GHz，其相對(duì)帶寬是26.96％；軸比低于3dB的頻帶范圍是9.55～11.05GHz，其相對(duì)帶寬是14.54％，皆具有較好的表現(xiàn)；該采用該方案的圓極化螺旋紋微帶天線在工作頻率下，其輸入阻抗達(dá)到（48.58～j4.95）Ω，由此可知該天線結(jié)構(gòu)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了良好的阻抗匹配；右旋圓極化波增益和總增益近似重合，方向圖有良好的對(duì)稱性，由此可知天線輻射的是右旋圓極化波，該天線的最大增益達(dá)到3.85dBi。附圖說明圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例中圓極化螺旋紋微帶天線的主視圖；圖2為圖1的側(cè)視圖；圖3為展示十字縫隙的長度Ls對(duì)天線的反射系數(shù)的影響的曲線圖；圖4為展示十字縫隙的長度Ls對(duì)天線的軸比特性的影響的曲線圖；圖5為展示十字縫隙的寬度Ws對(duì)天線的反射系數(shù)的影響的曲線圖；圖6為展示十字縫隙的寬度Ws對(duì)天線的軸比特性的影響的曲線圖；圖7為展示螺旋微帶線的尺寸W1對(duì)天線的反射系數(shù)的影響的曲線圖；圖8為展示螺旋微帶線的尺寸W1對(duì)天線的軸比特性的影響的曲線圖；圖9為本專利技術(shù)實(shí)施例中參數(shù)優(yōu)化的圓極化螺旋紋微帶天線的反射系數(shù)曲線圖；圖10為本專利技術(shù)實(shí)施例中參數(shù)優(yōu)化的圓極化螺旋紋微帶天線的軸比特性曲線圖；圖11為本專利技術(shù)實(shí)施例中參數(shù)優(yōu)化的圓極化螺旋紋微帶天線的輸入阻抗隨頻率變化的曲線圖；圖12為本專利技術(shù)實(shí)施例中參數(shù)優(yōu)化的圓極化螺旋紋微帶天線的右旋圓極化波增益和總增益方向圖。具體實(shí)施方式下面通過具體實(shí)施方式對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：如附圖1所示，是本專利技術(shù)實(shí)施例中的圓極化螺旋紋微帶天線由堆疊形的第一和第二矩形介質(zhì)塊、接地板上的十字縫隙和一個(gè)印制在介質(zhì)基板底面的螺旋微帶線組成，接地板和螺旋微帶線分別位于介質(zhì)基板的正反面，該一種圓極化螺旋紋微帶天線的工作頻率設(shè)置在12.15GHz。接地板和介質(zhì)基板的一維尺寸都是G×G，介質(zhì)基板的厚度是Hs，相對(duì)介電常數(shù)是2.2，設(shè)置其損耗角的正切值為0.0009；矩形介質(zhì)塊位于地板的幾何中心處，其相對(duì)介電常數(shù)是9.6，損耗角正切值設(shè)為0.02，與接地板直接接觸的介質(zhì)塊的長和寬均為W，高為Hdra，另一個(gè)介質(zhì)塊的長和寬均為W3，高為Hd；接地板上所開的十字縫隙的長和寬分別為Ls和Ws。螺旋微帶線的組成部分較多，相關(guān)尺寸標(biāo)注如附圖1所示，螺旋微帶線由尾部和螺旋部組成；螺旋微帶線的寬度為Wf，從介質(zhì)基板一邊緣向中部沿著垂直于該邊緣的方向延伸，形成長度為W0的尾部，尾部繼續(xù)延伸并經(jīng)三次90彎折形成螺旋部；螺旋部位于介質(zhì)基板的正中，形狀為一個(gè)邊長為W1但未封閉的正方形，該正方形的四邊分別與介質(zhì)基板的四邊平行,本實(shí)施例中皆以這個(gè)正方形的邊長W1表征螺旋微帶線的尺寸；這個(gè)正方形沒有閉合的開口處的寬度為W2。由于本實(shí)施例中近簡并共振模式的發(fā)生主要是通過調(diào)節(jié)十字縫隙的雙臂長度來控制的，縫隙的尺寸對(duì)天線性能的影響較大。本實(shí)施例中選取的十字縫隙的長度Ls對(duì)天線的反射系數(shù)和軸比特性的影響如附圖3和4所示，Ls的變化范圍從14~18mm，利用HFSS軟件仿真的結(jié)果表明，縫隙的長度Ls對(duì)反射系數(shù)和軸比均有比較大的影響。圖4中，隨著Ls的增大，該圓極化螺旋紋微帶天線的軸比（圖中的縱軸AxialRati本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種圓極化螺旋紋微帶天線，包括介質(zhì)基板、接地板以及具有能帶來90°相位差的相位延遲特性的螺旋微帶線，所述接地板和所述螺旋微帶線分別位于介質(zhì)基板的正反面；所述接地板與所述介質(zhì)基板的的一維尺寸完全相同，其特征在于，所述接地板上開有的十字縫隙，所述十字縫隙的交叉處處于所述接地板的幾何中心；還包括依次堆疊在所述接地板上的第一矩形介質(zhì)塊位和第二矩形介質(zhì)塊位，第一矩形介質(zhì)塊也位于接地板的幾何中心處；第二矩形介質(zhì)塊位于第一介質(zhì)塊頂面的幾何中心處；該圓極化螺旋紋微帶天線的工作頻率設(shè)置在12.15GHz。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種圓極化螺旋紋微帶天線，包括介質(zhì)基板、接地板以及具有能帶來90°相位差的相位延遲特性的螺旋微帶線，所述接地板和所述螺旋微帶線分別位于介質(zhì)基板的正反面；所述接地板與所述介質(zhì)基板的的一維尺寸完全相同，其特征在于，所述接地板上開有的十字縫隙，所述十字縫隙的交叉處處于所述接地板的幾何中心；還包括依次堆疊在所述接地板上的第一矩形介質(zhì)塊位和第二矩形介質(zhì)塊位，第一矩形介質(zhì)塊也位于接地板的幾何中心處；第二矩形介質(zhì)塊位于第一介質(zhì)塊頂面的幾何中心處；該圓極化螺旋紋微帶天線的工作頻率設(shè)置在12.15GHz。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓極化螺旋紋微帶天線，其特征在于：所述介質(zhì)基板的相對(duì)介電常數(shù)為2.2，損耗角的正切值為0.0009，厚度為0.5mm。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種圓極化螺旋紋微帶天線，其特征在于：所述介質(zhì)基板的長和寬均為50mm。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圓極化螺旋紋微帶天線，...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊婉，李青海，黃超，潘宇翔，王平，張曉亭，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：廣東精點(diǎn)數(shù)據(jù)科技股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44