專利名稱：一種l波段三頻圓極化微帶天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微帶天線，特別涉及一種L波段三頻圓極化微帶天線的饋電結(jié)構(gòu)，屬于微波天線技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，微帶天線具有低剖面、中增益、易實(shí)現(xiàn)圓極化、易加工、低成本等特點(diǎn)在陣列天線中得到了廣泛應(yīng)用。單層微帶天線通常帶寬較窄，且功率容量較低，為了展寬帶寬提高功率容量，最有效的解決方法通常是利用多層微帶及多個(gè)饋電端口的形式來實(shí)現(xiàn)。
L波段三頻圓極化微帶天線天線工作在三個(gè)中心頻率 \、f2、f3,極化方式為圓極化。天線的形式為上、中、下三層金屬輻射片結(jié)構(gòu)，分別與三個(gè)頻率相對(duì)應(yīng)。下層金屬輻射片連接兩個(gè)相位輸入相差90度的雙點(diǎn)饋電結(jié)構(gòu)，中間層金屬輻射片為寄生貼片，實(shí)現(xiàn)中心頻率f2、f3的圓極化輻射波。中心頻率的圓極化輻射波的實(shí)現(xiàn)利用了上層金屬輻射片增加切口微擾的方式，饋電方式為單點(diǎn)饋電。由于上層饋電探針需要穿過中間層和下層金屬輻射片，因此上層金屬輻射片饋電點(diǎn)位置對(duì)中間層和下層金屬輻射片的輻射性能有較大影響。通常情況下，微帶天線輸入阻抗隨饋電點(diǎn)位置的改變而變化，通過移動(dòng)饋電點(diǎn)位置總能找到與50歐饋電端口相匹配的輸入阻抗。但是多個(gè)饋電端口的引入會(huì)破壞輻射貼片結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，對(duì)天線的駐波、圓極化軸比等性能造成影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種L波段三頻圓極化微帶天線，微帶天線的饋電結(jié)構(gòu)采用在中心頻率處的第一同軸線位于天線中心軸線處，不會(huì)破壞其他層結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，提高了天線的駐波及軸比特性，且具有剖面低，電性能好等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的上述目的主要是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的—種L波段三頻圓極化微帶天線,工作在三個(gè)中心頻率Ifpf2和f3,包括饋電結(jié)構(gòu)、上層金屬輻射片、中間層金屬輻射片、下層金屬輻射片和天線接地板，其中饋電結(jié)構(gòu)包括第一同軸線、第一金屬圓片、第一介質(zhì)圓片、匹配槽線結(jié)構(gòu)、第二同軸線、第二金屬圓片和第二介質(zhì)圓片，其中工作于中心頻率4的第一同軸線、第一金屬圓片、第一介質(zhì)圓片和匹配槽線結(jié)構(gòu)位于天線中心軸線處，工作于中心頻率f2、f3的第二同軸線、第二金屬圓片和第二介質(zhì)圓片位于偏移天線中心軸線處；第一同軸線分別穿過天線接地板、下層金屬輻射片和中間層金屬輻射片，與第一金屬圓片連接，通過第一介質(zhì)圓片與上層金屬輻射片保持間隔，實(shí)現(xiàn)中心頻率；^電磁稱合饋電；第二同軸線穿過天線接地板與第二金屬圓片連接，通過第二介質(zhì)圓片與下層金屬輻射片保持間隔，實(shí)現(xiàn)中心頻率f2、f3的電磁耦合饋電；其中匹配槽線結(jié)構(gòu)的中心與上層金屬輻射片的中心重合，第一同軸線、第一金屬圓片與第一介質(zhì)圓片通過所述匹配槽線結(jié)構(gòu)進(jìn)行阻抗匹配。在上述L波段三頻圓極化微帶天線中，工作于中心頻率f2、f3的第二同軸線、第二金屬圓片、第二介質(zhì)圓片位于偏移天線中心軸線1/8 λ 2 1/4 λ 2處，λ 2為中心頻率f2的波長。在上述L波段三頻圓極化微帶天線中，匹配槽線結(jié)構(gòu)為中心與上層金屬輻射片中心重合的弧形槽線結(jié)構(gòu)。在上述L波段三頻圓極化微帶天線中，匹配槽線結(jié)構(gòu)的槽寬L為IzlSA1 1/22 X1，弧度為300° 330°，λ i為中心頻率的波長。在上述L波段三頻圓極化微帶天線中，第一同軸線與第一金屬圓片連接，通過第一介質(zhì)圓片與上層金屬福射片保持的間隔為O. 2mm-2mm。在上述L波段三頻圓極化微帶天線中，第二同軸線與第二金屬圓片連接， 通過第二介質(zhì)圓片與下層金屬福射片保持的間隔為O. 2mm-2mm。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果(I)本發(fā)明微帶天線采用創(chuàng)新設(shè)計(jì)的饋電結(jié)構(gòu)，饋電結(jié)構(gòu)采用在中心頻率處的第一同軸線、第一金屬圓片和第一介質(zhì)圓片位于天線中心軸線處的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不會(huì)破壞其他層結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，提高了天線的駐波及軸比特性。(2)本發(fā)明微帶天線的饋電結(jié)構(gòu)在上層金屬片處增加匹配槽線結(jié)構(gòu)，匹配槽線結(jié)構(gòu)的中心與上層金屬輻射片的中心重合，實(shí)現(xiàn)了微帶天線中心點(diǎn)匹配。(3)本發(fā)明饋電結(jié)構(gòu)的匹配槽線結(jié)構(gòu)優(yōu)選為弧形槽線結(jié)構(gòu)，且對(duì)匹配槽線結(jié)構(gòu)的槽寬和弧度進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得上層金屬輻射片中心的輸入阻抗為50歐，并且保證了頻率的軸比性能。(4)本發(fā)明三頻圓極化微帶天線不需要附加額外的饋電網(wǎng)絡(luò)，降低了天線設(shè)計(jì)難度，具有剖面低，電性能好等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于機(jī)載或彈載的共面共形天線系統(tǒng)中、導(dǎo)航衛(wèi)星的發(fā)射天線以及終端機(jī)的接收天線中，有廣泛的市場應(yīng)用前景。(5)本發(fā)明饋電結(jié)構(gòu)對(duì)工作在中心頻率f2、f3的第二同軸線、第二金屬圓片和第二介質(zhì)圓片偏移天線中心軸線的位置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步改善了天線在頻率f2、f3的駐波及軸比性能。(6)本發(fā)明微帶天線在頻率f2、&采用偏饋的方式，在頻率4采用中心饋電的方式，可以有效的降低頻率4饋電探針對(duì)頻率4、&天線性能的影響；通過調(diào)整饋電結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)可以使得微帶天線的中心位置與阻抗為50歐的第一同軸線相匹配，本發(fā)明具有饋電結(jié)構(gòu)簡單，天線方向圖、駐波及軸比性能較好等特點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明L波段三頻圓極化微帶天線的結(jié)構(gòu)示意圖(局部剖開)；圖2為本發(fā)明饋電結(jié)構(gòu)中匹配槽線結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述如圖I所示為本發(fā)明L波段三頻圓極化微帶天線的結(jié)構(gòu)示意圖(局部剖開)，工作在三個(gè)中心頻率和f3，包括饋電結(jié)構(gòu)、上層金屬福射片8、中間層金屬福射片9、下層金屬輻射片10和天線接地板11，其中饋電結(jié)構(gòu)包括第一同軸線I、第一金屬圓片2、第一介質(zhì)圓片3、匹配槽線結(jié)構(gòu)4、第二同軸線5、第二金屬圓片6和第二介質(zhì)圓片7，其中工作于中心頻率的同軸線I、第一金屬圓片2、第一介質(zhì)圓片3和匹配槽線結(jié)構(gòu)4位于天線中心軸線處。第一同軸線I分別穿過天線接地板11、下層金屬輻射片10和中間層金屬輻射片9，與第一金屬圓片2連接，通過第一介質(zhì)圓片3與上層金屬輻射片8保持固定間隔，實(shí)現(xiàn)中心頻率fi電磁稱合饋電；本實(shí)施例中第一同軸線I與上層金屬福射片8之間的間隔為O. 2mm-2mm。同軸線I的特征阻抗為50歐，輸入端與標(biāo)準(zhǔn)射頻接頭連接，例如SMA、TNC射頻接頭等等，另一端在中間層輻射金屬片9以上部分去除外導(dǎo)體，只保留內(nèi)導(dǎo)體，并與金屬圓片2連接，上層輻射金屬片8與金屬圓片2間加入介質(zhì)圓片3并用導(dǎo)電膠粘接以保證固定的間隔距離。工作于中心頻率f2、f3的第二同軸線5、第二金屬圓片6和第二介質(zhì)圓片7位于偏移天線中心軸線處,偏移的位置優(yōu)選為偏移天線中心軸線1/8λ2 1/4λ2處，入2為中心頻 率f2的波長。第二同軸線5穿過天線接地板11與第二金屬圓片6連接，通過第二介質(zhì)圓片7與下層金屬輻射片10保持固定間隔，實(shí)現(xiàn)中心頻率&、&的電磁耦合饋電；本實(shí)施例中第二同軸線5與下層金屬福射片10之間的間隔為O. 2mm-2mm。如圖2所示為本發(fā)明饋電結(jié)構(gòu)的匹配槽線結(jié)構(gòu)示意圖，匹配槽線結(jié)構(gòu)4為中心與上層金屬輻射片8中心重合的弧形槽線結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中匹配槽線結(jié)構(gòu)4的槽寬L為l/lSAi-弧度為300° 330°，其中λ i為中心頻率的波長，匹配槽線結(jié)構(gòu)4的槽寬L為匹配槽線結(jié)構(gòu)4的外圓環(huán)與內(nèi)圓環(huán)的半徑之差。第一同軸線I、第一金屬圓片2與第一介質(zhì)圓片3通過匹配槽線結(jié)構(gòu)4進(jìn)行阻抗匹配。本發(fā)明L波段三頻圓極化微帶天線實(shí)際工作時(shí)饋入電磁波相位相差90度，形成天線圓極化工作模式。通過以上設(shè)計(jì)，本發(fā)明L波段三頻圓極化微帶天線的主要性能可以達(dá)到(I)工作頻率Lf2J3(2)極化方式圓極化(3)軸比小于 IdB(4)增益大于 8. 5dB。本發(fā)明在頻率f2、f3采用偏饋的方式，在頻率采用中心饋電的方式，可以有效的降低頻率饋電探針對(duì)頻率f2、f3天線性能的影響；通過調(diào)整饋電結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)可以使得微帶天線的中心位置與阻抗為50歐的第一同軸線I相匹配。本發(fā)明具有饋電結(jié)構(gòu)簡單，天線方向圖、駐波及軸比性能較好等特點(diǎn)，可應(yīng)用于導(dǎo)航衛(wèi)星的發(fā)射天線以及終端機(jī)的接收天線中，有廣泛的應(yīng)用前景。以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種L波段三頻圓極化微帶天線，工作在三個(gè)中心頻率f\、f2和f3，其特征在于包括饋電結(jié)構(gòu)、上層金屬輻射片(8)、中間層金屬輻射片(9)、下層金屬輻射片(10)和天線接地板(11)，其中饋電結(jié)構(gòu)包括第一同軸線(I)、第一金屬圓片(2)、第一介質(zhì)圓片(3)、匹配槽線結(jié)構(gòu)(4)、第二同軸線(5)、第二金屬圓片(6)和第二介質(zhì)圓片(7)，其中工作于中心頻率4的第一同軸線(I)、第一金屬圓片(2)、第一介質(zhì)圓片(3)和匹配槽線結(jié)構(gòu)(4)位于天線中心軸線處，工作于中心頻率f2、f3的第二同軸線(5)、第二金屬圓片(6)和第二介質(zhì)圓片(7)位于偏移天線中心軸線處；第一同軸線(I)分別穿過天線接地板(11)、下層金屬輻射片(10)和中間層金屬輻射片(9)，與第一金屬圓片⑵連接，通過第一介質(zhì)圓片(3)與上層金屬輻射片(8)保持間隔，實(shí)現(xiàn)中心頻率^電磁耦合饋電；第二同軸線(5)穿過天線接地板(11)與第二金屬圓片(6)連接，通過第二介質(zhì)圓片(7)與下層金屬輻射片(10)保持間隔，實(shí)現(xiàn)中心頻率f2、f3的電磁耦合饋電；其中匹配槽線結(jié)構(gòu)(4)的中心與上層金屬輻射片(8)的中心重合，第一同軸線(I)、第一金屬圓片(2)與第一介質(zhì)圓片(3)通過匹配槽線結(jié)構(gòu)(4)進(jìn)行阻抗匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種L波段三頻圓極化微帶天線，其特征在于所述工作于 中心頻率4、&的第二同軸線(5)、第二金屬圓片(6)、第二介質(zhì)圓片(7)位于偏移天線中心 軸線1/8入2 1/4 λ 2處,λ 2為中心頻率f2的波長。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種L波段三頻圓極化微帶天線，其特征在于所述匹配槽線結(jié)構(gòu)(4)為中心與上層金屬輻射片(8)中心重合的弧形槽線結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種L波段三頻圓極化微帶天線，其特征在于所述匹配槽線結(jié)構(gòu)⑷的槽寬L為IzlSX1N弧度為300° 330° ,X1為中心頻率的波長。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種L波段三頻圓極化微帶天線，其特征在于所述第一同軸線(I)與第一金屬圓片(2)連接，通過第一介質(zhì)圓片(3)與上層金屬輻射片(8)保持的間隔為 O. 2mm-2mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種L波段三頻圓極化微帶天線，其特征在于所述第二同軸線(5)與第二金屬圓片(6)連接，通過第二介質(zhì)圓片(7)與下層金屬輻射片(10)保持的間隔為 O. 2mm-2mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種L波段三頻圓極化微帶天線，采用創(chuàng)新的饋電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，饋電結(jié)構(gòu)包括同軸線、金屬圓片、介質(zhì)圓片和匹配槽線結(jié)構(gòu)，工作在三個(gè)頻率f1、f2、f3，極化方式為圓極化，本發(fā)明在頻率f2、f3采用偏饋的方式，在頻率f1采用中心饋電的方式，可以有效的降低頻率f1饋電探針對(duì)頻率f2、f3天線性能的影響；通過調(diào)整饋電結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)可以使得微帶天線的中心位置與阻抗為50歐的同軸線相匹配；本發(fā)明具有饋電結(jié)構(gòu)簡單，天線方向圖、駐波及軸比性能較好等特點(diǎn)，可應(yīng)用于導(dǎo)航衛(wèi)星的發(fā)射天線以及終端機(jī)的接收天線中，有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H01Q21/30GK102904071SQ20121037551
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者周欣 申請(qǐng)人:西安空間無線電技術(shù)研究所