一種實現(xiàn)小頻率比的雙頻極化可重構(gòu)天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種小頻率比的雙頻極化可重構(gòu)天線，在相隔很近的兩個頻帶內(nèi)實現(xiàn)左右旋圓極化之間的相互切換。
【背景技術(shù)】
[0002]對衛(wèi)星通信和遙感系統(tǒng)來說，為有效傳輸信息，克服電離層法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)引起的極化畸變，要求天線具有圓極化性能，且同一天線陣面在接收與發(fā)射模式下同時工作，這就要求天線具備左旋圓極化和右旋圓極化的工作能力。軍用方面，在空間目標(biāo)預(yù)警領(lǐng)域，各國也普遍采用圓極化天線作為基本輻射單元。因此圓極化技術(shù)在軍用和民用領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。在無線電通信設(shè)備中，為了減少電磁兼容問題，通常希望多個系統(tǒng)共用一副天線，這一現(xiàn)狀促使了天線的雙頻甚至多頻技術(shù)的發(fā)展。單個天線代替多個天線，不僅大大縮小了占用空間，而且降低了生產(chǎn)成本、節(jié)約資源。
[0003]天線的極化表征的是在天線輻射時，空間給定點上電場強度矢量的取向隨時間變化的特性，并用電場強度矢量的端點隨時間變化的軌跡來描述。天線的極化分為線極化、圓極化和橢圓極化三種形式，若采用線極化天線作為接收端時，易產(chǎn)生極化失配現(xiàn)象，從而影響天線收發(fā)質(zhì)量。而圓極化天線具有如下優(yōu)點:圓極化天線能收任意線極化的來波，圓極化天線輻射的圓極化波也可以由任意極化的天線接收；圓極化天線具有旋向正交性，若天線輻射右旋圓極化波，則只接收右旋圓極化波而不接收左旋圓極化波，反之亦然；利用旋向正交性可達到比較理想的極化隔離；圓極化波入射到對稱目標(biāo)，反射波變換旋向等。正是由于這些特點使圓極化天線具有較強的抗干擾能力，已被廣泛應(yīng)用于電子偵察和干擾、通信和雷達的極化分集工作以及電子對抗等領(lǐng)域。
[0004]Jia-Yi Sze, Kin-Lu Wong and Chieh-Chin Huang 在文獻【CoplanarWaveguide-Fed Square Slot Antenna for Broadband Circularly Polarized Radiat1n，IEEE Transact1ns on Antennas and Propagat1n，2003，51 (8): 2141-2144】報道了一種共面波導(dǎo)饋電的寬帶圓極化天線，其金屬地板的正中央開一個正方形口，正方形口的右邊中點處加載一個T形枝節(jié)，用來實現(xiàn)圓極化。該天線結(jié)構(gòu)簡單，帶寬較寬，但只能在一個頻帶實現(xiàn)圓極化。
[0005]Can-Hui Chen and Ε.K.N.Yung 在文獻【Dual-Band Circularly-PolarizedCPW-Fed Slot Antenna With a Small Frequency Rat1 and Wide Bandwidths， IEEETransact1ns on Antennas and Propagat1n，2011，59(4): 1379-1384】提供了一種可實現(xiàn)小頻率比的雙頻圓極化槽天線。雙頻帶通過兩個平行的單極子實現(xiàn)，一個彎曲的單極子和一個叉形的單極子。此外，一個吊車形的枝節(jié)置于槽的右側(cè)，用來實現(xiàn)圓極化。該天線具有較寬的帶寬，但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。
[0006]Yue-Ying Chen等人在文獻【Dual-Band Dual-Sense Circularly Polarized SlotAntenna With a C-Shaped Grounded Strip， IEEE Antennas and Wireless Propagat1nLetters, 2011，10:915-918】給出了一種雙頻雙極化槽天線，該天線可以在低頻實現(xiàn)左旋圓極化，在高頻實現(xiàn)右旋圓極化。低頻的圓極化通過兩個位于相對角落的槽實現(xiàn)，C形枝節(jié)為高頻提供電流路徑。一個矩形調(diào)諧短截線從饋線引出，用來調(diào)節(jié)高頻和低頻的阻抗匹配。但此天線兩個工作頻帶相距較遠(1.7GHZ和2.5GHz)，不能應(yīng)用于小頻率比的場合。
[0007]We1-Mei Li 等人在文獻【The U-Shaped Structure in Dual-Band CircularlyPolarized Slot Antenna Design， IEEE Antennas and Wireless Propagat1nLetters, 2014, 13:447-450】設(shè)計了兩種雙頻圓極化天線。一種是在金屬地板上開非對稱的U形槽，并通過共面波導(dǎo)饋電；另一種是在金屬地板上開矩形槽，也是通過共面波導(dǎo)饋電，并從共面波導(dǎo)伸出非對稱的U形金屬條帶。但這兩個天線的軸比帶寬窄，且高頻帶和低頻帶相距也太遠(2.5GHz和3.5GHz)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過選取合適的輻射貼片和簡單的饋電網(wǎng)絡(luò)來解決問題，采用的技術(shù)方案為:
[0009]一種實現(xiàn)小頻率比的雙頻極化可重構(gòu)天線，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，為左右鏡像對稱結(jié)構(gòu)，包括介質(zhì)基片、金屬地板、兩個輻射單元組、四個開關(guān)及共面波導(dǎo)輸入端，所述金屬地板、兩個輻射單元組及共面波導(dǎo)輸入端口均位于介質(zhì)基片的上表面；
[0010]金屬地板的中間設(shè)有一個正方形口，兩個輻射單元組分別位于所述正方形口內(nèi)的左右兩邊，每一個輻射單元組包括兩個“T”形枝節(jié)，且每個“T”形枝節(jié)的底部分別通過一個開關(guān)與所述正方形口的相應(yīng)側(cè)邊連接；
[0011]所述共面波導(dǎo)輸入端位于正方形口的正下方并與正方形口正交連接；共面波導(dǎo)輸入端靠近正方形口的末端加載有“山”形枝節(jié)；
[0012]當(dāng)所述天線的右邊兩個開關(guān)導(dǎo)通且左邊兩個開關(guān)斷開時，天線在低頻帶和高頻帶上實現(xiàn)左旋圓極化工作狀態(tài)，反之，則天線在低頻帶和高頻帶實現(xiàn)右旋圓極化工作狀態(tài)，且該雙頻天線的兩個工作頻帶間隔較小。
[0013]進一步的，共面波導(dǎo)的左右縫隙沿靠近正方形口的方向逐漸增大呈楔形縫隙，其目的是實現(xiàn)更好的阻抗匹配作用。
[0014]進一步的，所述開關(guān)為PIN 二極管開關(guān)，也可以為其他微波開關(guān)。
[0015]本發(fā)明帶來的有益效果:
[0016]本發(fā)明提供了一種實現(xiàn)小頻率比的雙頻極化可重構(gòu)天線，具有結(jié)構(gòu)緊湊，小頻率比的特點；本發(fā)明以傳統(tǒng)的共面波導(dǎo)饋電的單極子天線為基礎(chǔ)，在適當(dāng)?shù)奈恢眉虞d一定形狀的枝節(jié)，解決了雙頻可重構(gòu)圓極化微帶天線帶寬窄、兩個頻段間隔大的問題，本發(fā)明所述的天線易于工程實現(xiàn)、成本低、可靠性高。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明提供的可實現(xiàn)小頻率比的雙頻極化可重構(gòu)天線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明實施例天線左旋圓極化狀態(tài)的反射系數(shù)曲線。
[0019]圖3是本發(fā)明實施例天線左旋圓極化狀態(tài)的軸比曲線。
[0020]圖4是本發(fā)明實施例天線左旋圓極化狀態(tài)在2.24GHz，Phi = 0°的輻射方向圖。