專利名稱：平面集成寬頻帶圓極化天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于發(fā)射或接收射頻信號(hào)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(jié)構(gòu)。第一類以多層貼片和多層正交相位耦合饋電的結(jié)構(gòu)為代表，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)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(jié)構(gòu)為代表，但一方面為了實(shí)現(xiàn)單向輻射，或是加金屬背腔而嚴(yán)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(yīng)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(luò)、介質(zhì)基片所組成。該天線以介質(zhì)基片為主體，在其兩側(cè)分別貼附設(shè)有輻射器的輻射器基片和設(shè)有饋線網(wǎng)絡(luò)的饋線網(wǎng)絡(luò)基片。其中輻射器為對(duì)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(jié)構(gòu)的光子帶隙(PBG)介質(zhì)基片，饋線網(wǎng)絡(luò)為共面帶線-共面波導(dǎo)-同軸線形式的平衡-不平衡饋線網(wǎng)絡(luò)，并印制在饋線網(wǎng)絡(luò)基片上。對(duì)稱螺旋形狀的輻射器其饋電端對(duì)經(jīng)由一對(duì)平衡導(dǎo)線穿過(guò)PBG介質(zhì)基片上的通孔與饋線網(wǎng)絡(luò)的平衡傳輸線端口相連接。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)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(qiáng)了主向增益，且對(duì)頻率不敏感而維持其寬頻帶特性。其饋電端對(duì)置于PBG基片的孔上，經(jīng)由一對(duì)平衡導(dǎo)線穿孔連接到基片的平衡傳輸線端對(duì)上，實(shí)現(xiàn)了平面共形的結(jié)構(gòu)。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(dǎo)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(guān)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(jié)構(gòu)包括從螺旋輻射器的饋電端對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)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(yīng)用的優(yōu)越性。


圖1是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明中輻射器基片1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明中介質(zhì)基片2的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明中饋線網(wǎng)絡(luò)基片3的結(jié)構(gòu)示意圖。
本發(fā)明的實(shí)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(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)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(zhǎng)6.35mm；孔徑3.8mm，孔數(shù)26×26。
饋線網(wǎng)絡(luò)基片3上采用共面帶線(CPS)-共面波導(dǎo)(CPW)-同軸線或微帶線-微帶線-同軸線的轉(zhuǎn)換制式，混合橋路也可選自多種結(jié)構(gòu)型式。例基片參數(shù)同基片1,CPS-CPW-同軸線制式，標(biāo)準(zhǔn)的二分之三波長(zhǎng)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(duì)，外接50歐電纜。
在介質(zhì)基片2的兩側(cè)，將對(duì)稱螺旋形輻射器的饋電端對(duì)經(jīng)由一對(duì)平衡導(dǎo)線穿過(guò)介質(zhì)基片上的通孔與饋線網(wǎng)絡(luò)的平衡傳輸線端口相連接，便能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
本發(fā)明可延拓涵蓋各種不同結(jié)構(gòu)的PBG基片，各種不同類型的具有平衡饋電端對(duì)的(印刷或非印刷)輻射器，各種不同類型的平衡-不平衡轉(zhuǎn)換(Balua)印刷電路，以及由此類天線單元組成的天線陣列。
權(quán)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(luò)、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(cè)分別貼附設(shè)有輻射器(11)的輻射器基片(1)和設(shè)有饋線網(wǎng)絡(luò)(31)的饋線網(wǎng)絡(luò)基片(3)，其中輻射器(11)為對(duì)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(jié)構(gòu)的光子帶隙介質(zhì)基片；饋線網(wǎng)絡(luò)(31)為共面帶線-共面波導(dǎo)-同軸線形式的平衡-不平衡饋線網(wǎng)絡(luò)，并印制在饋線網(wǎng)絡(luò)基片(3)上。
2．根據(jù)權(quán)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(duì)稱螺旋形狀的輻射器(11)其饋電端對(duì)(111)經(jīng)由一對(duì)平衡導(dǎo)線穿過(guò)光子帶隙介質(zhì)基片(2)上的通孔(21)與饋線網(wǎng)絡(luò)(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(hào)的天線，該天線以介質(zhì)基片為主體，在其兩側(cè)分別貼附設(shè)有輻射器的輻射器基片和設(shè)有饋線網(wǎng)絡(luò)的饋線網(wǎng)絡(luò)基片，其中輻射器為對(duì)稱螺旋狀貼在輻射器基片上；介質(zhì)基片為周期性鉆孔結(jié)構(gòu)的光子帶隙介質(zhì)基片，饋線網(wǎng)絡(luò)為共面帶線－共面波導(dǎo)－同軸線形式的平衡－不平衡饋線網(wǎng)絡(luò)，并印制在饋線網(wǎng)絡(luò)基片上。
文檔編號(hào)H01Q13/00GK1316796SQ0110814
公開(kāi)日2001年10月10日 申請(qǐng)日期2001年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月19日
發(fā)明者章文勛, 劉庭華 申請(qǐng)人:東南大學(xué)