一种宽轴比高增益圆极化天线的制作方法

1.本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种宽轴比高增益圆极化天线。


背景技术：

2.天线是无线电系统中发射或接收电磁波的设备，其功能本质是能量的转换，也可以说是波源与空间的匹配件。随着通信频率的不断升高，毫米波在应用上除了传统的移动端和基站端，还可以运用到地轨卫星通信上。
3.卫星通信要求天线辐射圆极化波，传统圆极化天线需要大量、复杂的馈电网络来形成圆极化波束，不利于天线的小型化。而且，传统的天线圆极化结构形式轴比带宽非常窄，宽轴比圆极化天线是天线设计的难点，另外，为了卫星的远距离传输，通常需要将天线设计成高增益。然而，当前市场上缺少一种宽轴比高增益圆极化天线。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题为：提供一种小体积宽轴比高增益圆极化天线。
5.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种宽轴比高增益圆极化天线，包括基板，所述基板的顶面设有地层，所述地层具有呈一圈均布的四个耦合缝隙，所述耦合缝隙包括依次垂直相连的第一缝隙、第二缝隙及第三缝隙，所述第一缝隙和第三缝隙位于所述第二缝隙的不同侧；所述地层上设有八个介质块，每个所述耦合缝隙分别对应有两个所述介质块，对应于同一所述耦合缝隙的两个所述介质块中，一个所述介质块覆盖所述第二缝隙的一端及所述第一缝隙，另一个所述介质块覆盖所述第二缝隙的另一端及所述第三缝隙；所述基板的底面设有馈电走线，所述馈电走线包括入线段、c形段及四个耦合段，所述c形段分别连接所述入线段及所述耦合段，四个所述耦合段与四个所述耦合缝隙一一对应设置。
6.在一实施例中，所述入线段与所述c形段的连接处位于所述c形段的一端部，所述c形段的宽度沿由其一端向其另一端逐渐变窄。
7.在一实施例中，所述耦合段及所述入线段分别位于所述c形段的外侧。
8.在一实施例中，相邻的两个所述耦合段间隔90
°
设置。
9.在一实施例中，所述入线段与和其相邻的所述耦合段之间的夹角为45
°
。
10.在一实施例中，所述耦合段与所述第二缝隙垂直。
11.在一实施例中，所述耦合段对应于覆盖同一所述耦合缝隙的两个所述介质块之间的空隙设置。
12.在一实施例中，所述介质块的介电常数为10。
13.在一实施例中，所述介质块呈圆柱状。
14.在一实施例中，所述介质块的半径为1.72mm，高度为1.37mm。
15.本发明的有益效果在于：本天线通过利用自身模式电流的对称性可以产生圆极化效果，即在无需复杂的馈电结构的前提下实现了圆极化，使得天线整体能够实现小型化；而
且，本天线还能够实现宽轴比、高增益。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
17.图1为本发明实施例一的宽轴比高增益圆极化天线的结构示意图；
18.图2为本发明实施例一的宽轴比高增益圆极化天线的另一视角的结构示意图；
19.图3为本发明实施例一的宽轴比高增益圆极化天线在俯视视角下的透视图；
20.图4为本发明实施例一的宽轴比高增益圆极化天线的s11参数曲线图；
21.图5为本发明实施例一的宽轴比高增益圆极化天线的轴比参数曲线图；
22.图6为本发明实施例一的宽轴比高增益圆极化天线的增益参数曲线图；
23.图7为实施例一所提及的初始天线在俯视视角下的透视图；
24.图8为实施例一所提及的初始天线的s11参数曲线图；
25.图9为实施例一所提及的初始天线的轴比参数曲线图；
26.图10为实施例一所提及的改进天线在俯视视角下的透视图；
27.图11为实施例一所提及的改进天线的s11参数曲线图；
28.图12为实施例一所提及的改进天线的轴比参数曲线图。
29.附图标号说明：
30.1、基板；
31.2、地层；
32.3、耦合缝隙；31、第一缝隙；32、第二缝隙；33、第三缝隙；
33.4、介质块；
34.5、馈电走线；51、入线段；52、c形段；53、耦合段。
具体实施方式
35.本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示诸如上、下、左、右、前、后
……
，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
38.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
39.另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“和/或”为例，包括方案，或方案，或和同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
40.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
41.实施例一
42.请参照图1至图12，本发明的实施例一为：如图1至图3所示，一种宽轴比高增益圆极化天线，包括基板1，所述基板1的顶面设有地层2，所述地层2具有呈一圈均布的四个耦合缝隙3，所述耦合缝隙3包括依次垂直相连的第一缝隙31、第二缝隙32及第三缝隙33，所述第一缝隙31和第三缝隙33位于所述第二缝隙32的不同侧；所述地层2上设有八个介质块4，每个所述耦合缝隙3分别对应有两个所述介质块4，对应于同一所述耦合缝隙3的两个所述介质块4中，一个所述介质块4覆盖所述第二缝隙32的一端及所述第一缝隙31，另一个所述介质块4覆盖所述第二缝隙32的另一端及所述第三缝隙33；所述基板1的底面设有馈电走线5，所述馈电走线5包括入线段51、c形段52及四个耦合段53，所述c形段52分别连接所述入线段51及所述耦合段53，四个所述耦合段53与四个所述耦合缝隙3一一对应设置。
43.所述耦合段53及所述入线段51分别位于所述c形段52的外侧，具体来说，所述入线段51与所述c形段52的连接处位于所述c形段52的一端部，所述c形段52的宽度沿由其一端向其另一端逐渐变窄。
44.相邻的两个所述耦合段53间隔90
°
设置，所述入线段51与和其相邻的所述耦合段53之间的夹角为45
°
。
45.所述耦合段53与所述第二缝隙32垂直，所述耦合段53对应于覆盖同一所述耦合缝隙3的两个所述介质块4之间的空隙设置。
46.本实施例中，所述介质块4的介电常数为10；所述介质块4呈圆柱状；所述介质块4的半径为1.72mm，高度为1.37mm。所述介质块4的材质可以为陶瓷等。
47.图4为本实施例的宽轴比高增益圆极化天线的s11参数曲线图，从图4可以看出，本宽轴比高增益圆极化天线覆盖了24-40ghz频段，即5g毫米波所有频带，实现了超宽带。
48.图5为本实施例的宽轴比高增益圆极化天线的轴比参数曲线图，从图5可以看出，本宽轴比高增益圆极化天线轴比带宽覆盖也是24-40ghz。
49.图6为本实施例的宽轴比高增益圆极化天线的增益参数曲线图，从图6可以看出，本实施例的天线是典型的高增益天线。
50.可见，本实施例的天线可以应用于毫米波频带的卫星通信和雷达。
51.接下来，简单介绍下本技术方案的研发过程：
52.首先，获取初始天线，该初始天线包括线路板，线路板的顶面具有地层，地层上设有一字型缝隙，地层上设有两个30ghz的dra圆柱体(dra圆柱体的介电常数为10，dra圆柱体的半径为1.72mm，高度为1.37mm)，两个所述dra圆柱体分别覆盖所述一字型缝隙的两端，线
路板的底面具有用于为所述一字型缝隙馈电的馈线，其结构如图7所示。经测试该初始天线的带宽比较窄，其s11参数曲线图如图8所示，从图8中可以看出，该初始天线仅能覆盖28.5g-31.5ghz；其轴比参数曲线图如图9所示。
53.接着，将一字型缝隙改进成z字型缝隙，获得改进天线，其结构如图10所示。经测试该改进天线的带宽比较宽，其s11参数曲线图如图11所示，从图11中可以看出，该改进天线能覆盖27-37ghz。其轴比参数曲线图如图12所示，从图12中可以看出，改进天线相比于初始天线，轴比降低了。但此时，改进天线一仍然是线极化天线。
54.最后，再对上述改进天线进行进一步改进，获得本实施例的宽轴比高增益圆极化天线。
55.上述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种宽轴比高增益圆极化天线，其特征在于：包括基板，所述基板的顶面设有地层，所述地层具有呈一圈均布的四个耦合缝隙，所述耦合缝隙包括依次垂直相连的第一缝隙、第二缝隙及第三缝隙，所述第一缝隙和第三缝隙位于所述第二缝隙的不同侧；所述地层上设有八个介质块，每个所述耦合缝隙分别对应有两个所述介质块，对应于同一所述耦合缝隙的两个所述介质块中，一个所述介质块覆盖所述第二缝隙的一端及所述第一缝隙，另一个所述介质块覆盖所述第二缝隙的另一端及所述第三缝隙；所述基板的底面设有馈电走线，所述馈电走线包括入线段、c形段及四个耦合段，所述c形段分别连接所述入线段及所述耦合段，四个所述耦合段与四个所述耦合缝隙一一对应设置。2.根据权利要求1所述的宽轴比高增益圆极化天线，其特征在于：所述入线段与所述c形段的连接处位于所述c形段的一端部，所述c形段的宽度沿由其一端向其另一端逐渐变窄。3.根据权利要求1所述的宽轴比高增益圆极化天线，其特征在于：所述耦合段及所述入线段分别位于所述c形段的外侧。4.根据权利要求1所述的宽轴比高增益圆极化天线，其特征在于：相邻的两个所述耦合段间隔90
°
设置。5.根据权利要求1所述的宽轴比高增益圆极化天线，其特征在于：所述入线段与和其相邻的所述耦合段之间的夹角为45
°
。6.根据权利要求1所述的宽轴比高增益圆极化天线，其特征在于：所述耦合段与所述第二缝隙垂直。7.根据权利要求6所述的宽轴比高增益圆极化天线，其特征在于：所述耦合段对应于覆盖同一所述耦合缝隙的两个所述介质块之间的空隙设置。8.根据权利要求1所述的宽轴比高增益圆极化天线，其特征在于：所述介质块的介电常数为10。9.根据权利要求1所述的宽轴比高增益圆极化天线，其特征在于：所述介质块呈圆柱状。10.根据权利要求9所述的宽轴比高增益圆极化天线，其特征在于：所述介质块的半径为1.72mm，高度为1.37mm。

技术总结
本发明公开了一种宽轴比高增益圆极化天线，包括基板，基板的顶面设有地层，地层具有呈一圈均布的四个耦合缝隙，耦合缝隙包括依次垂直相连的第一缝隙、第二缝隙及第三缝隙，第一缝隙和第三缝隙位于第二缝隙的不同侧；地层上设有八个介质块，每个耦合缝隙分别对应有两个介质块，对应于同一耦合缝隙的两个介质块中，一个介质块覆盖第二缝隙的一端及第一缝隙，另一个介质块覆盖第二缝隙的另一端及第三缝隙；基板的底面设有馈电走线，馈电走线包括入线段、C形段及四个耦合段，C形段分别连接入线段及耦合段，四个耦合段与四个耦合缝隙一一对应设置。本天线无需复杂的馈电结构便能实现圆极化，使得天线整体能够实现小型化。使得天线整体能够实现小型化。使得天线整体能够实现小型化。


技术研发人员：赵伟
受保护的技术使用者：深圳市信维通信股份有限公司
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/10/5