一种基于FSS频率选择表面的圆极化天线的制作方法

本发明涉及天线，尤其涉及一种基于fss频率选择表面的圆极化天线。

背景技术：

1、随着电磁环境的日益复杂，无线通信系统对作为核心设备的天线工作性能提出了更高的要求。线极化波在传播过程中遇到障碍物反射时会发生极化分级和多径效应，天线接收电平会急剧降低，难以保证通信质量。相比而言，圆极化波能够克服极化分级引起的电平衰落，圆极化特殊的极化方式使圆极化天线具有较强的抗干扰能力。微带天线具有尺寸小、重量轻、易于赋形等优点，可以方便地设计各种结构以满足圆极化性能需求。

2、为了避免发射与接收天线因极化不匹配而造成极化损耗，使用圆极化天线是一种有效的方法。接收天线只需对准发射天线，不必考虑其极化角度。此外，在卫星通信中，由于电波穿过大气层时会产生极化旋转(法拉第旋转效应)，圆极化天线在这种情况下尤为重要。卫星通信系统多采用圆极化天线，以确保稳定的通信质量。

3、现有技术中，申请号“2018101894480”提供了一种ltcc双层单馈圆极化微带贴片阵列天线单元。该天线采用上层和下层ltcc基板，上层和下层的辐射金属贴片尺寸不同且带有切角，通过单点馈电实现圆极化。这种设计兼顾了低剖面、圆极化、高增益和宽频带的要求。然而，其结构复杂，制造成本较高。为了实现圆极化，传统方法常采用多馈电和切角设计，这不仅增加了天线的结构复杂度和制造难度，还对贴片切角的尺寸精度有较高要求。此外，微带贴片天线由于其谐振系统的特性，频带较窄，难以满足现代通信对宽频带的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决满足高增益的同时，馈电网络影响小等问题，因此提出一种基于fss频率选择表面的圆极化天线，采用双层基板叠层结构，提高天线辐射效率和增益；采用背部馈电网络，减少对天线性能的影响；独特的圆形铜片上的十字形开槽设计，实现圆极化波辐射，增强抗干扰能力以及结构简单，适用于卫星、雷达等通信系统，具备广泛的应用前景。

2、为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：

3、一种基于fss频率选择表面的圆极化天线，包括：

4、层叠设置的上介质基板、中间接地板和下介质基板，所述上介质基板上设有圆形导体铜片阵列，所述下介质基板上设有馈电网络，所述圆形导体铜片阵列每个铜片设有一个十字形开槽，实现圆极化波辐射。

5、作为本发明的一种优选方案，所述上介质基板和下介质基板通过中间接地板层叠设置，所述下介质基板设有馈电网络，所述上介质基板设有圆形导体铜片阵列，所述圆形导体铜片设有一个十字形开槽。

6、作为本发明的一种优选方案，所述圆形导体铜片阵列为4x4的圆形阵列，其上每个铜片设有一个十字形开槽。

7、作为本发明的一种优选方案，所述圆形导体铜片阵列每个单元大小相同，十字形开槽大小相同。

8、作为本发明的一种优选方案，所述上介质基板和下介质基板之间设有中间接地板。作为本发明的一种优选方案，所述圆形导体铜片阵列直径d为圆形铜片直径，λ为入射波波长，公式如下：

9、λ＝u/f

10、

11、其中,u为波速；f为入射波谐振频率，c0为光速常数；εeff为等效介电常数。

12、作为本发明的一种优选方案，所述馈电网络包括多个馈电点，每个馈电点与一个圆形导体铜片相连，以形成均匀的电场分布。

13、作为本发明的一种优选方案，所述圆形导体铜片的十字形开槽包括两个相互垂直的直槽，每个直槽的长度和宽度相同。

14、作为本发明的一种优选方案，所述十字形开槽的槽宽为铜片直径的1/10至1/20，以优化圆极化特性。

15、作为本发明的一种优选方案，所述上介质基板和下介质基板由低损耗介质材料制成，以提高天线的辐射效率和增益。

16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用双层基板叠层结构，中间设置接地板，显著提高了天线的辐射效率和增益，减少了互相干扰。馈电设计将馈电网络位于下介质基板的背面，减少了对天线辐射面的干扰，提升了整体性能。圆形导体铜片上的十字形开槽设计实现了高效的圆极化波辐射，简化了天线结构并增强了抗干扰能力。在结构方面，与传统的多馈电和精确切角设计相比，本发明设计简化，制造成本低。低损耗介质材料的使用进一步提高了天线的辐射效率和增益。本发明结构简单，易于制造，适用于卫星、雷达等各种通信系统，并且具有宽频带特性，能够满足现代通信系统的需求。通过这些创新设计，本发明显著提升了天线的性能和应用价值。

技术特征：

1.一种基于fss频率选择表面的圆极化天线，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于fss频率选择表面的圆极化天线，其特征在于，所述上介质基板(2)和下介质基板(4)通过中间接地板(3)层叠设置，所述下介质基板(4)设有馈电网络(5)，所述上介质基板(2)设有圆形导体铜片阵列(1)，所述圆形导体铜片(1)设有一个十字形开槽。

3.根据权利要求1所述的一种基于fss频率选择表面的圆极化天线，其特征在于，所述圆形导体铜片阵列(1)为4x4的圆形阵列，其上每个铜片设有一个十字形开槽。

4.根据权利要求1所述的一种基于fss频率选择表面的圆极化天线，其特征在于，所述圆形导体铜片阵列(1)每个单元大小相同，十字形开槽大小相同。

5.根据权利要求1所述的一种基于fss频率选择表面的圆极化天线，其特征在于，所述上介质基板(2)和下介质基板(4)之间设有中间接地板(3)。

6.根据权利要求1所述的一种基于fss频率选择表面的圆极化天线，其特征在于，所述圆形导体铜片阵列(1)直径d为圆形铜片直径，λ为入射波波长，公式如下：

7.根据权利要求1所述的一种基于fss频率选择表面的圆极化天线，其特征在于，所述馈电网络(5)包括多个馈电点，每个馈电点与一个圆形导体铜片相连，以形成均匀的电场分布。

8.根据权利要求1所述的一种基于fss频率选择表面的圆极化天线，其特征在于，所述圆形导体铜片(1)的十字形开槽包括两个相互垂直的直槽，每个直槽的长度和宽度相同。

9.根据权利要求1所述的一种基于fss频率选择表面的圆极化天线，其特征在于，所述十字形开槽的槽宽为铜片直径的1/10至1/20，以优化圆极化特性。

10.根据权利要求1所述的一种基于fss频率选择表面的圆极化天线，其特征在于，所述上介质基板(2)和下介质基板(4)由低损耗介质材料制成，以提高天线的辐射效率和增益。

技术总结
本发明公开了一种基于FSS频率选择表面的圆极化天线，包括：层叠设置的上介质基板、中间接地板和下介质基板，所述上介质基板上设有圆形导体铜片阵列，所述下介质基板上设有馈电网络，所述圆形导体铜片阵列每个铜片设有一个十字形开槽，实现圆极化波辐射。本发明采用双层基板叠层结构、背部馈电设计和十字形开槽的圆形导体铜片，不仅提高了天线的辐射效率和增益，减少了对天线辐射面的干扰，实现了高效的圆极化波辐射，还简化了结构设计，降低了制造成本，适用广泛的通信系统，并具有宽频带特性，显著提升了天线的性能和应用价值。

技术研发人员：沈金荣,胡纯,程继方,晏宁
受保护的技术使用者：谷波技术(常州)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/20