本發(fā)明屬于電磁場、微波與天線技術(shù)，具體為一種小型化高隔離度雙極化微帶天線，用于信號收發(fā)。

背景技術(shù)：

在頻譜資源日益緊張的背景下，雙極化天線因其具有極化分集，頻率復(fù)用、收發(fā)一體等優(yōu)點而受到越來越多的關(guān)注。微帶天線也因其具有低剖面、重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡單和易制作等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于無線通信、衛(wèi)星遙感探測等諸多領(lǐng)域。目前國內(nèi)外關(guān)于雙極化微帶天線陣列的研究主要包括雙極化探針饋電微帶天線,縫隙耦合雙極化微帶天線和微帶共面饋電貼片天線，或者前面三種形式中的其中兩種組合。由于微帶天線的尺寸受到自由空間波長限制，使得微帶天線的應(yīng)用受到很大局限。且傳統(tǒng)微帶天線受介質(zhì)基板影響較大，帶寬較窄，效率較低。雙極化微帶天線的隔離度、阻抗帶寬等指標(biāo)常常要求較高，因此難以做到尺寸的小型化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問題

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中雙極化微帶天線在高極化隔離度和寬阻抗帶寬的情況下的小型化問題，本發(fā)明通過輻射貼片開孔加強(qiáng)與短路柱耦合作用的方式，實現(xiàn)了天線的小型化，且阻抗帶寬較寬，極化隔離度較高。另外環(huán)形腔結(jié)構(gòu)可以增加天線的波束寬度。本發(fā)明提出一種小型化高隔離度雙極化微帶天線。

技術(shù)方案

一種小型化高隔離度雙極化微帶天線，其特征在于包括輻射貼片、饋電探針、介質(zhì)基板、饋電網(wǎng)絡(luò)、短路柱、環(huán)形腔、地板和金屬支撐柱；從上往下依次為輻射貼片、金屬支撐柱、地板和介質(zhì)基板，所述的輻射貼片為圓形，以圓心為中心均勻的開有4個饋電孔，饋電孔通過饋電探針穿過地板與介質(zhì)基板上的饋電網(wǎng)絡(luò)相連；在饋電孔形成的圓外均勻的開有4個耦合孔，在耦合孔與地板之間放置短路柱，環(huán)形腔位于地板上將輻射貼片包圍。

所述的饋電探針和短路柱外套有介質(zhì)空心圓柱。

在饋電網(wǎng)絡(luò)上加有調(diào)諧枝節(jié)，用于調(diào)節(jié)電壓駐波比。

調(diào)節(jié)環(huán)形腔的高度可以調(diào)節(jié)波束寬度。

所述的輻射貼片、地板和環(huán)形腔均為金屬。

有益效果

本發(fā)明提出的一種小型化高隔離度雙極化微帶天線，相比傳統(tǒng)微帶天線，尺寸減小了28.6％，電壓駐波比1.5以下的阻抗帶寬為82.5MHz，端口隔離度大于48dB，波束寬度大于90°，增益達(dá)到了6.67dB，軸向交叉極化達(dá)到54dB。

附圖說明

圖1側(cè)視圖

圖2俯視圖

圖3透視圖

圖4環(huán)形腔示意圖

圖5輻射貼片示意圖

圖6饋電探針示意圖

圖7短路柱示意圖

圖8地板與金屬短路柱俯視圖

圖9地板與金屬短路柱側(cè)視圖

圖10饋電網(wǎng)絡(luò)示意圖

圖11介質(zhì)柱示意圖

圖12電壓駐波比

圖13兩端口隔離度

圖14 1端口1.415GHz 0度切面方向圖

圖15 1端口1.415GHz 90度切面方向圖

圖16 2端口1.415GHz 0度切面方向圖

圖17 2端口1.415GHz 90度切面方向圖

具體實施方式

現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

如圖1-圖3所示，為天線的整體結(jié)構(gòu)示意圖，包括輻射貼片1、饋電探針2、介質(zhì)基板3、饋電網(wǎng)絡(luò)4、短路柱5、環(huán)形腔6、地板7和金屬支撐柱8；從上往下依次為輻射貼片1、金屬支撐柱8、地板7和介質(zhì)基板3，輻射貼片1位于金屬支撐柱8上，介質(zhì)基板3位于地板7的下方，金屬支撐柱8位于輻射貼片1和地板7之間，起支撐作用；介質(zhì)基板3不與地板7相臨的一側(cè)蝕刻有饋電網(wǎng)絡(luò)4，輻射貼片1采用圓形輻射貼片，輻射貼片1上開有四個小孔和四個大孔，小孔為饋電孔，大孔為耦合孔；饋電孔通過饋電探針2穿過地板7與介質(zhì)基板3上的饋電網(wǎng)絡(luò)4相連，在饋電網(wǎng)絡(luò)3上加有調(diào)諧枝節(jié)，可以調(diào)節(jié)電壓駐波比。在耦合孔與地板7之間放置短路柱5，耦合孔的直徑大于短路柱5的直徑，兩者是不接觸的，環(huán)形腔6位于地板7上將輻射貼片1包圍，調(diào)節(jié)環(huán)形腔的高度可以調(diào)節(jié)波束寬度。饋電探針2和短路柱5外套有介質(zhì)空心圓柱，起保護(hù)和支撐作用。

該天線通過四點饋電提供兩種正交的極化方式，通過短路柱與輻射貼片上的開孔的耦合作用達(dá)到縮小天線尺寸的目的。地板與輻射貼片之間采用空氣介質(zhì)，增加了天線帶寬，提高了天線效率。

地板7的尺寸為100mm×100mm，厚度為2mm，天線整體尺寸較小100mm×100mm×33mm。

如圖4所示，環(huán)形腔6的內(nèi)半徑49mm，外徑r＝50mm，高度30mm。

如圖5所示，為輻射貼片示意圖，其中輻射貼片的半徑R1＝40mm，大孔的圓心距離輻射貼片的圓心R2＝33.38mm，小孔的圓心距離輻射貼片的圓心R3＝14mm，R4＝5.4mm，圖中四個大孔半徑均為R4，位置關(guān)于貼片中心對稱；四個小孔半徑r1＝1mm，輻射貼片厚度1mm，介電常數(shù)2.65。

如圖6所示，為饋電探針示意圖，饋電探針包括一個實心長圓柱以及位于圓柱上的加粗部分，實心長圓柱的高度為24mm，半徑R5＝1mm，上面加粗部分的高度為1mm，半徑R6＝1.5mm。加粗部分利用焊接。

如圖7所示，為短路柱示意圖，短路柱的結(jié)構(gòu)和饋電探針相似，高度一樣，只是半徑大于饋電探針，內(nèi)半徑R7＝1.5mm，外半徑R8＝3mm。

如圖8-9所示，為金屬支撐柱示意圖，金屬支撐柱位于地板的中心，上端通過螺釘固定在輻射貼片上，螺釘半徑R9＝7mm，金屬支撐柱的半徑r＝14mm，高度h＝20mm。

圖10為饋電網(wǎng)絡(luò)示意圖，在饋電網(wǎng)絡(luò)的輸入端上加有調(diào)諧枝節(jié)，可以調(diào)節(jié)電壓駐波比。

如圖11所示，為介質(zhì)空心圓柱示意圖，介質(zhì)空心圓柱用于套在饋電探針或者短路柱上，起保護(hù)和支撐作用。介質(zhì)柱有兩種規(guī)格：第一種的內(nèi)徑1mm，外徑2.05mm，套在饋電探針上；第二種的內(nèi)經(jīng)1.5mm.，外徑3mm；高度均為22mm。

圖12-圖17給出了天線的各種電性能仿真數(shù)據(jù)。