一种底板开槽宽带圆极化微带天线及卫星通信终端

1.本发明属于卫星通信天线技术领域，尤其涉及一种底板开槽宽带圆极化微带天线及卫星通信终端。


背景技术：

2.目前，随着现代卫星技术的不断发展，卫星应用领域在不断拓展，卫星通信，气象气候，遥感探测，雷达相关产业都在不断发展壮大，圆极化天线的应用越来越多,圆极化天线在卫星通信应用中能够消除电离层法拉第旋转效应引起的极化畸变损失，能抑制杂波干扰，减少传播损耗，被广泛使用在卫星技术领域。微带天线因重量轻，剖面低，易共形等优点，在无线通信领域被广泛应用。微带天线实现圆极化的方式主要有多点馈电，切角微扰，贴片开槽等；微带天线拓宽带宽的方式有提高介质基板介电常数，提高天线剖面等。相对一些其他形式的天线，微带天线频带相对较低，有损耗；另外圆极化的轴比带宽也是一个十分关键的指标，如何展宽轴比带宽，同时与阻抗带宽匹配是一个关键问题。
3.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的微带圆极化天线，带宽窄，轴比带宽窄，性能差，且剖面高，体积大，成本高。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种底板开槽宽带圆极化微带天线及卫星通信终端。
5.本发明是这样实现的，一种底板开槽宽带圆极化微带天线，所述底板开槽宽带圆极化微带天线设置有介质基板；介质基板顶层印制有辐射贴片和微带馈电线，微带馈电连接辐射贴片至介质基板边缘处，介质基板底面印制有金属底板。
6.进一步，所述介质基板为方形，高度0.75-0.95mm，剖面较低。
7.进一步，所述介介质基板材料为介电常数为4.4的fr4，正切损耗角为0.02。
8.进一步，所述辐射贴片位于介质基板中心处，辐射贴片由方形贴片切角得来。
9.进一步，所述方形贴片尺寸小于介质基板，切角长度为0.125个波长左右。
10.进一步，所述辐射贴片内部沿对角线有矩形开槽，矩形长度为0.1-0.15个波长，宽度为0.05-0.1个波长。
11.进一步，所述微带馈电线为矩形；微带馈电线为天线进行馈电，微带馈电线特性阻抗为50欧姆，微带馈电线末端与外部馈源相连进行馈电。
12.进一步，所述金属底板与介质基板尺寸相同，金属底板中心有方环形开槽，方环形开槽的槽宽度为0.02个波长，外廓边长为0.15-0.18个波长。
13.进一步，所述方环形开槽右下方有十字开槽。
14.进一步，所述十字开槽与方形环槽下边和右边等距，距离为0.015个波长左右。
15.本发明的另一目的在于提供一种卫星通信终端，所述卫星通信终端安装有所述的底板开槽宽带圆极化微带天线。
16.结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
17.第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
18.本发明相较于常见的微带圆极化天线，其带宽更宽，轴比带宽也更宽，性能更优，且剖面较低，体积小，成本低。该天线通过调节切角大小和矩形开槽的长宽来实现圆极化，并展宽轴比带宽。该天线通过在底板蚀刻方环形开槽，实现阻抗匹配，展宽天线带宽，十字形槽改变了电流路径，以展宽天线的轴比带宽。
19.第二，作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：本发明通过提高天线的实际工作带宽，可以减少卫星通信终端天线的使用数量，大大减少卫星通信终端的成本，具有一定的商业价值。
附图说明
20.图1是本发明实施例提供的底板开槽宽带圆极化微带天线结构示意图。
21.图2是本发明实施例提供的金属底板结构示意图。
22.图3是本发明实施例提供的圆极化微带天线阻抗带宽与频率的关系图。
23.图4是本发明实施例提供的圆极化微带天线轴比带宽与频率的关系图。
24.图5是本发明实施例提供的圆极化微带天线频率与增益的关系图。
25.图中：1、介质基板；2、辐射贴片；3、微带馈电线；4、金属底板。
具体实施方式
26.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
27.一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
28.如图1-图2所示，本发明实施例提供的底板开槽宽带圆极化微带天线。天线设置有介质基板1，介质基板1顶层印制有辐射贴片2和微带馈电线3，微带馈电线3连接辐射贴片2至介质基板1边缘处，介质基板1底面印制有金属底板4。外部馈源通过微带馈电线3将电流传输至辐射贴片2，为获得圆极化特性，本发明天线通过在方形贴片上切角加对角开槽，改变贴片表面对流，使表面电流实现90度相位差，向外辐射圆极化波，底板的方形开槽，能够进行阻抗匹配，展宽天线的带宽，十字形槽对电流进行微扰，改善天线的阻抗带宽内的圆极化特性，提升天线的轴比带宽。
29.介质基板1为方形，边长18.2-21.5mm，高度0.75-0.95mm，优选尺寸为18.84mm*18.84mm*0.8mm，介质基板1材料为介电常数为4.4的fr4，正切损耗角为0.02。
30.辐射贴片2位于介质基板1中心处，辐射贴片2由方形贴片切角得来，方形尺寸为10.5-13.5mm，切角长度为7.5mm-8.5mm，优选尺寸为11.15mm*11.15mm，切角长度为7.62mm。
辐射贴片2内部沿对角线有矩形开槽，矩形长度为6-10mm，宽度为3-5mm。优选矩形开槽长度7.65mm，宽度3.35mm。
31.微带馈电线3为矩形，长3-4.5mm，宽1.5-2.45mm。优选长度为3.67mm，宽度为1.72mm。微带馈电线3为天线进行馈电，微带馈电线3特性阻抗为50欧姆，微带馈电线3末端与外部馈源相连进行馈电。
32.金属底板4与介质基板1尺寸相同，金属底板4中心有方环形开槽，方环形开槽的槽宽度为1-2mm，外廓边长为10-12mm。优选宽度为1.25mm，外廓边长为11.12mm。方环形开槽右下方有十字开槽，十字开槽槽宽0.3-0.8mm，长度为4.5-5.2mm，与方形环槽下边和右边等距，距离为0.7-1.2mm。优选十字开槽槽宽0.58mm，长度为4.75mm，与方环形开槽下边和右边距离为0.97mm。
33.二、实施例相关效果的证据。本发明实施例在研发或者使用过程中取得了一些积极效果，和现有技术相比的确具备很大的优势，下面内容结合试验过程的数据、图表等进行描述。
34.图3-图5为本发明天线仿真结果，以回波损耗≤-10db为标准，天线阻抗带宽4.389ghz-5.035ghz，相对带宽为13.7％。天线的3db轴比带宽为4.359ghz-4.651ghz，相对带宽为6.48％。3db轴比均在阻抗带宽内，图5为该天线频率与增益的关系图。
35.如图3所示，给出了本发明实施例提供的圆极化微带天线的天线回波损耗与频率的关系，以回波损耗≤-10db为标准，天线阻抗带宽4.389ghz-5.035ghz，相对带宽为13.7％。可见天线具有较宽的带宽。
36.如图4所示，给出了本发明实施例提供的圆极化微带天线的轴比带宽与频率的关系，以天线轴比≤3db为标准，天线的3db轴比带宽为4.359ghz-4.651ghz，相对带宽为6.48％。天线阻抗带宽完全覆盖轴比带宽，使天线有较宽的实际工作带宽。
37.如图5所示，给出了本发明实施例提供的圆极化微带天线的增益与频率的关系，在阻抗带宽内增益≥2.13db。配合后端射频部分，天线能够在较宽的频带范围内实现良好的工作。
38.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。