一种具有双波束方向图的宽带圆极化贴片天线

文献发布时间：2023-06-19 11:02:01

技术领域

本发明涉及微波通信技术领域，尤其是指一种具有双波束方向图的宽带圆极化贴片天线。

背景技术

圆极化天线目前广泛地应用于卫星通信、导航定位、射频身份识别(RFID)等系统，相对于线极化天线，主要有两大优势。一方面，圆极化天线可以减轻或者避免极化失配带来的增益损失，在卫星通信中不受大气层的法拉第旋转效应的影响，收发天线之间不需要对准，摆放灵活，通信质量稳定。另一方面，圆极化天线对多径反射的圆极化信号有天然抑制效果，在导航系统中可以提高定位精度。在实际的产品应用中，圆极化天线除了要满足特定的电气性能外，还要兼顾剖面、重量和成本等因素。微带贴片天线具有低剖面、重量轻、易于集成、易于加工等优点，是圆极化天线的最佳实现形式之一。

近几十年来，国内关于圆极化微带贴片天线的研究取得了极大的发展，提出了满足不同应用需求的各种类型的圆极化贴片天线。总的来说，根据天线辐射波束形状的不同，目前的圆极化微带贴片天线大致可以分为两类。第一类是具有边射波束方向图的圆极化微带贴片天线，其最大辐射方向沿法线方向。例如，文献“M.K.Ray,K.Mandal andN.Nasimuddin,"Low-Profile Circularly Polarized Patch Antenna With Wide 3dBBeamwidth,"in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters,vol.18,no.12,pp.2473-2477,Dec.2019”提出一种方形圆极化贴片天线，通过激励起一对正交主模(TM

此外，对于一些特定的场合，如隧道、廊道等，由于其结构为窄长状，则需要具有双波束方向图的天线。方便安装、具有低剖面特性的双波束圆极化贴片天线是最佳的选择。目前，关于双波束贴片天线的研究主要集中在线极化。例如，文献“J.Li,Z.N.Chen,D.Wu,G.Zhang and Y.Wu,"Dual-Beam Filtering Patch Antennas for WirelessCommunication Application,"in IEEE Transactions on Antennas and Propagation,vol.66,no.7,pp.3730-3734,July 2018”中提出一种具有滤波特性双波束贴片天线，其极化方式为线极化。

从原理上来讲，双波束圆极化贴片天线单元的设计是困难的。常规的宽边辐射圆极化贴片天线基于正交简并模(如方形贴片的TM

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：设计一种具有双波束、馈电结构简单、加工工艺简单、成本低的圆极化贴片天线。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种具有双波束方向图的宽带圆极化贴片天线，包括依次层叠设置的主贴片、第一介质层和金属地板，还包括用于向所述主贴片馈电的馈电探针；所述主贴片为矩形贴片，且设置有第一镂空槽和第二镂空槽；所述主贴片的长边长度大于短边的长度；所述第一镂空槽的一端延伸至主贴片的一长边边沿，所述第二镂空槽的一端延伸至主贴片的另一长边边沿；所述馈电探针与所述主贴片之间的连接点位于所述第一镂空槽与所述第二镂空槽之间；所述连接点与所述主贴片的中心重合。

进一步地，所述第一镂空槽和所述第二镂空槽均为矩形槽，二者的长度方向均与所述短边平行；所述第一镂空槽、所述连接点和所述第二镂空槽到同一所述短边的距离分别为a、b、c，其中，ab>c。