一种C波段宽波束宽带磁电偶极子天线的制作方法

本发明涉及天线，尤其涉及一种c波段宽波束宽带磁电偶极子天线。

背景技术：

1、随着现代无线通信技术的快速发展，宽波束宽带天线的需求日益增长。此类天线能够提供更广阔的空间覆盖范围，并在动态环境中提高链路可靠性。在相控阵系统中，具有宽半功率波束宽度（hpbw）的天线单元对于实现宽角扫描能力至关重要。c波段（4-8 ghz）作为卫星通信、5g中频段及多种雷达系统的重要频段，对天线的波束覆盖范围和带宽特性提出了更高要求。

2、为满足上述需求，研究者们探索了多种天线技术方案。微带贴片天线通过加载寄生单元或电容过孔围栏已被开发用于增强半功率波束宽度；介质谐振器天线（dra）也通过利用高阶模式实现了宽波束工作。然而，许多上述设计存在阻抗带宽有限或几何结构复杂等不足。

3、在现有解决方案中，磁电（me）偶极子天线因其固有的宽阻抗带宽、宽波束宽度和稳定的增益等优势而受到广泛关注，已有多种磁电偶极子设计被报道用于微波和毫米波频段。

4、然而，尽管取得了上述进展，在宽频率范围内实现稳定的宽波束宽度仍然是磁电偶极子天线面临的一个重大挑战。具体而言，在工作频带的高频端，天线的电尺寸增大，电流分布变得与频率相关，导致等效电偶极子与等效磁偶极子的相位中心之间产生偏移，进而引起波束畸变和半功率波束宽度减小，严重制约了磁电偶极子天线在c波段宽角覆盖场景中的应用。

5、因此，亟需一种能够在整个c波段工作频带内保持电相位中心与磁相位中心重合、有效抑制高频波束畸变、实现宽频带内稳定宽波束的磁电偶极子天线。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出了一种c波段宽波束宽带磁电偶极子天线。该天线通过引入非对称辐射结构，实现了电相位中心与磁相位中心在整个工作频带内的重合，有效抑制了高频端的波束畸变，具有宽阻抗带宽、宽半功率波束宽度、增益稳定及结构紧凑等优点，特别适用于c波段无线通信系统中对宽角度覆盖和宽带工作有高要求的场景。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种c波段宽波束宽带磁电偶极子天线，包括支撑框架和介质基板，所述支撑框架为u型结构，包含金属底座和两个金属壁，介质基板位于支撑框架顶部，其两端通过固定螺丝固定于对应的金属壁；

4、所述介质基板的上表面设有梯形贴片和梯形金属地，所述梯形贴片与梯形金属地通过第一折线条带连接；

5、所述介质基板的下表面设置有圆弧贴片以及缺陷金属地；所述缺陷金属地中心位置设有smp接头，所述圆弧贴片通过第二折线条带与smp接头的馈电探针连接，smp接头的外导体与缺陷金属地连接；

6、第二折线条带的末端与缺陷金属地无接触；缺陷金属地位于梯形金属地的正下方，两者通过金属过孔连接。

7、进一步的，所述介质基板的下表面还设置有寄生贴片；所述寄生贴片位于第二折线条带上，用于优化阻抗匹配。

8、所述梯形贴片在介质基板下表面的投影位于圆弧贴片的对侧。

9、进一步的，所述第一折线条带和第二折线条带均为倒l型。

10、进一步的，所述圆弧贴片的直边和梯形金属地的下底分别位于相对的两侧，且平行于相对的两个金属壁。

11、进一步放入，所述梯形贴片和圆弧贴片的相邻端均设有圆形孔。

12、进一步的，所述圆弧贴片的形状由以下方程式定义：

13、

14、其中，为形状参数。

15、进一步的，所述形状参数=3。

16、进一步的，所述介质基板采用fr-4材料，介电常数=4.4，损耗角正切tanθ=0.02。

17、进一步的，所述支撑框架采用一体化铝合金结构。

18、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

19、1、本发明采用梯形贴片与圆弧贴片构成的非对称辐射结构，有效重塑了电流分布，确保在整个工作频带内电偶极子与磁偶极子的相位中心保持重合，解决了传统磁电偶极子天线在c波段高频端因相位中心偏移导致的波束畸变问题。

20、2.本发明实现了宽阻抗带宽，在工作频带（3.46-5.86ghz）内阻抗带宽达到51.5%，满足c波段通信系统对宽带传输的需求。

21、3.本发明实现了宽半功率波束宽度，在工作频带内e面hpbw达到122°~142°，h面hpbw达到111°~117°，实现了c波段的宽角覆盖。

22、4.本发明增益稳定性好，在工作频带内增益波动仅为1.21db，辐射性能稳定。

1.一种c波段宽波束宽带磁电偶极子天线，包括支撑框架（10）和介质基板（1），其特征在于：所述支撑框架（10）为u型结构，包含金属底座和两个金属壁，介质基板（1）位于支撑框架（10）顶部，其两端通过固定螺丝（12）固定于对应的金属壁；

2.根据权利要求1所述的一种c波段宽波束宽带磁电偶极子天线，其特征在于，所述介质基板（1）的下表面还设置有寄生贴片（7）；所述寄生贴片（7）位于第二折线条带上，用于优化阻抗匹配。

3.根据权利要求1所述的一种c波段宽波束宽带磁电偶极子天线，其特征在于，所述梯形贴片（2）在介质基板（1）下表面的投影位于圆弧贴片（6）的对侧。

4.根据权利要求1所述的一种c波段宽波束宽带磁电偶极子天线，其特征在于，所述第一折线条带和第二折线条带均为倒l型。

5.根据权利要求1所述的一种c波段宽波束宽带磁电偶极子天线，其特征在于，所述圆弧贴片（6）的直边和梯形金属地（4）的下底分别位于相对的两侧，且平行于相对的两个金属壁。

6.根据权利要求1所述的一种c波段宽波束宽带磁电偶极子天线，其特征在于，所述梯形贴片（2）和圆弧贴片（6）的相邻端均设有圆形孔（3）。

7.根据权利要求1所述的一种c波段宽波束宽带磁电偶极子天线，其特征在于，所述圆弧贴片（6）的形状由以下方程式定义：

8.根据权利要求7所述的一种c波段宽波束宽带磁电偶极子天线，其特征在于，所述形状参数=3。

9.根据权利要求1所述的一种c波段宽波束宽带磁电偶极子天线，其特征在于，所述介质基板（1）采用fr-4材料，介电常数=4.4，损耗角正切tanθ=0.02。

10.根据权利要求1所述的一种c波段宽波束宽带磁电偶极子天线，其特征在于，所述支撑框架（10）采用一体化铝合金结构。