一种低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线及阵列结构的制作方法

本发明涉及天线，更具体地讲，涉及一种低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线及阵列结构。

背景技术：

1、圆极化天线能够接收任意线极化的电磁波，辐射的圆极化电磁波可以被任意线极化天线接收，且圆极化天线可以有效减小多径反射的影响、抑制雨雾等气候引起的去极化效应、抗干扰能力强，得到了广泛的关注；

2、如今越来越多的工程平台不仅要求天线具备宽带、宽波束性能，还需要满足低剖面和轻重量。叠层微带贴片天线是实现宽带圆极化的常见形式，但叠层会带来剖面和重量的增加，同时带宽也难以超过25％；单层微带天线剖面较叠层贴片微带天线低，引入多馈点也能提高带宽，但是引入的馈电网络增加了结构复杂度，且会影响带内增益；平面单极子加载寄生贴片也可以实现宽带圆极化，但其问题在于辐射效率低、后向辐射大，带内增益不平稳，难以推广到阵列应用；

3、虽然采用偶极子加载人工磁导体的方式也可实现低剖面，但带宽窄，且引入的人工磁导体面积较大，应用场景也十分受限；旋转偶极子是实现圆极化的一种新形式，具有宽带、轻重量、高增益等优点，但其普遍存在剖面高、结构不牢靠的问题，对于要求天线剖面低、力学强度高的工程平台，其无法直接投入应用。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，提供一种低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线及阵列结构，具有低剖面、轻重量、结构稳固、工作带宽达到58％、±100°宽角度低轴比覆盖的特点；

2、本发明解决技术问题所采用的解决方案是：

3、一种低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线，包括顶面印制有第一旋转偶极子辐射体且底面印制有第二旋转偶极子辐射体的印制板、位于印制板底部且与印制板平行设置的水平地板、安装在水平地板上且用于连接水平地板和印制板的支撑接地组件、以及安装水平地板上且一端穿过支撑接地组件与第一旋转偶极子辐射体连接的馈电结构；

4、所述第一旋转偶极子辐射体与第二旋转偶极子辐射体呈旋转对称；

5、所述第一旋转偶极子辐射体与馈电结构连接，第二旋转偶极子辐射体与支撑接地组件连接。

6、在一些可能的实施方式中，

7、所述第一旋转偶极子辐射体包括两组正交设置的辐射臂一、与其中一组辐射臂连接的馈电体一、用于连接馈电体一与另外一组辐射臂的移相圆弧一；所述馈电体一与馈电结构连接。

8、在一些可能的实施方式中，

9、所述第二旋转偶极子辐射体包括两组正交设置的辐射臂二，与其中一组辐射臂二连接的馈电体二、用于连接馈电体二与另外一组辐射臂二且半径与移相圆弧一一致的移相圆弧二；两组所述辐射臂二与两组所述辐射臂一呈旋转对称；

10、在一些可能的实施方式中，

11、所述移相圆弧一与移相圆弧二的圆心同心；

12、所述移相圆弧一的弧长为λ1，所述移相圆弧二的弧长为λ2，其中0.24λh＜λ1＜λ2＜0.27λh，λh为工作频点为最高频点时的波长。

13、在一些可能的实施方式中，为了有效的实现扩大辐射臂等效电长度的作用，实现宽带辐射；

14、在所述印制板的顶面与底面分别设置有寄生贴片，每面的寄生贴片为四组，且与辐射臂一或辐射臂二沿长度方向的外侧面平行设置；两个面上的每组寄生贴片一一对应设置且互联。

15、在一些可能的实施方式中，为了有效的的实现寄生贴片的接地，并实现对于印制板的支撑；

16、所述支撑接地组件包括安装在水平地板上的且与寄生贴片一一对应设置的边缘接地板、与水平地板同轴设置且安装在水平地板上的中央接地柱；

17、所述馈电结构的一端穿过中央接地柱与馈电体一连接，所述移相圆弧一的圆心在所述中央接地柱的轴线上。

18、在一些可能的实施方式中，

19、所述馈电体二与中央接地柱远离水平地板一端焊接，所述移相圆弧二的一端与馈电体二的外侧面连接；

20、所述馈电体一包括与辐射臂一连接的本体、用于连接本体与馈电结构的连接凸起；所述移相圆弧一的一端与本体连接且另外一端与另外一组辐射臂一连接。

21、在一些可能的实施方式中，为了有效的保证馈电结构与中央接地柱良好接触，并使得馈电结构具备足够的刚性；

22、所述馈电结构包括安装在水平地板底部的法兰、安装在法兰上且套装在中央接地柱内的外皮、套装在外皮内且远离法兰的一端贯穿外皮的介质，以及套装在介质内且与远离水平地板的一端馈电体一连接的内导体。

23、在一些可能的实施方式中，为了使得馈电结构具有良好的阻抗匹配；

24、所述介质的长度与中央接地柱的长度相等，所述内导体远离法兰的一端与馈电体一之间的长度为d，d≥1mm；

25、所述印制板与水平地板之间的距离为h,h≤0.08λl，λl为工作频点为最低频点时的波长。

26、一种低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线的阵列结构，包括多组呈矩形阵列且如以上所述的低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线；相邻两组低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线之间相互抵接接触。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果：

28、本发明解决了传统旋转偶极子天线剖面高、结构不稳固、无法组阵应用等问题，同时兼顾旋转偶极子天线宽带、高增益和轻重量的优势，提供一种低剖面、轻重量、结构稳固、工作带宽达到58％、±100°宽角度低轴比覆盖的圆极化天线形式，并可以组阵应用；

29、本发明第一旋转偶极子辐射体、第二旋转偶极子辐射体的设置正交辐射臂一或辐射臂二之间相位差90°，馈电体一或馈电体二用于改善阻抗匹配以及调节移相圆弧等效长度；

30、本发明通过在印制板的顶面与底面设置寄生贴片，从而有效改善正交偶极子间的幅度和相位不一致性，进一步改善轴比；

31、本发明通过馈电结构的设置，一方面保证与中央接地柱良好接触，另一方面保证馈电结构具备足够的刚性；介质段和接地柱等高，保证良好的阻抗匹配。

技术特征：

1.一种低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线，其特征在于，包括顶面印制有第一旋转偶极子辐射体且底面印制有第二旋转偶极子辐射体的印制板、位于印制板底部且与印制板平行设置的水平地板、安装在水平地板上且用于连接水平地板和印制板的支撑接地组件、以及安装水平地板上且一端穿过支撑接地组件与第一旋转偶极子辐射体连接的馈电结构；

2.根据权利要求1所述的一种低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线，其特征在于，所述第一旋转偶极子辐射体包括两组正交设置的辐射臂一、与其中一组辐射臂连接的馈电体一、用于连接馈电体一与另外一组辐射臂的移相圆弧一；所述馈电体一与馈电结构连接。

3.根据权利要求2所述的一种低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线，其特征在于，所述第二旋转偶极子辐射体包括两组正交设置的辐射臂二，与其中一组辐射臂二连接的馈电体二、用于连接馈电体二与另外一组辐射臂二且半径与移相圆弧一一致的移相圆弧二；两组所述辐射臂二与两组所述辐射臂一呈旋转对称。

4.根据权利要求2所述的一种低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线，其特征在于，所述移相圆弧一与移相圆弧二的圆心同心；

5.根据权利要求3所述的一种低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线，其特征在于，在所述印制板的顶面与底面分别设置有寄生贴片，每面的寄生贴片为四组，且与辐射臂一或辐射臂二沿长度方向的外侧面平行设置；两个面上的每组寄生贴片一一对应设置且互联。

6.根据权利要求5所述的一种低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线，其特征在于，所述支撑接地组件包括安装在水平地板上的且与寄生贴片一一对应设置的边缘接地板、与水平地板同轴设置且安装在水平地板上的中央接地柱；

7.根据权利要求6所述的一种低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线，其特征在于，所述馈电体二与中央接地柱远离水平地板一端焊接，所述移相圆弧二的一端与馈电体二的外侧面连接；

8.根据权利要求7所述的一种低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线，其特征在于，所述馈电结构包括安装在水平地板底部的法兰、安装在法兰上且套装在中央接地柱内的外皮、套装在外皮内且远离法兰的一端贯穿外皮的介质，以及套装在介质内且与远离水平地板的一端馈电体一连接的内导体。

9.根据权利要求8所述的一种低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线，其特征在于，所述介质的长度与中央接地柱的长度相等，所述内导体远离法兰的一端与馈电体一之间的长度为d，d≥1mm；所述印制板与水平地板之间的距离为h,h≤0.08λl，λl为工作频点为最低频点时的波长。

10.一种低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线的阵列结构，其特征在于，包括多组呈矩形阵列且如权利要求1-9任一项所述的低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线；相邻两组低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线之间相互抵接接触。

技术总结
本发明涉及天线技术领域，具体公开了一种低剖面宽带宽角圆极化旋转偶极子天线及阵列结构，天线包括顶面印制有第一旋转偶极子辐射体且底面印制有第二旋转偶极子辐射体的印制板、位于印制板底部且与印制板平行设置的水平地板、安装在水平地板上且用于连接水平地板和印制板的支撑接地组件、以及安装水平地板上且一端穿过支撑接地组件与第一旋转偶极子辐射体连接的馈电结构；所述第一旋转偶极子辐射体与第二旋转偶极子辐射体呈旋转对称；所述第一旋转偶极子辐射体与馈电结构连接，第二旋转偶极子辐射体与支撑接地组件连接。以及公开了其阵列结构本发明具有低剖面、轻重量、结构稳固、工作带宽达到58％、±100°宽角度低轴比覆盖的特点。

技术研发人员：谢雨希,柏京,刘士林,叶君永,张义萍,朱余峰
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十九研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15