本发明涉及天线的，尤其是指一种基于单层重叠布局的紧凑型顺序旋转宽带圆极化天线阵。
背景技术：
1、圆极化天线可减小多径干扰、法拉第旋转效应，具有收发隔离特点，广泛应用于无线通信系统。微带天线因其低剖面、低成本、易于加工和平面集成等特点受到青睐，但其固有的窄带特性使其应用受到局限。在宽带圆极化天线中，超表面和顺序相位旋转技术常用于拓展圆极化带宽和提高增益，但传统分立单元顺序旋转组阵的方式通常尺寸较大。为了减小尺寸，可以利用顺序相位旋转技术相邻单元之间固有的正交特性，采用重叠式布局，在有效减小尺寸的情况下保持原有性能基本不变。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种基于单层重叠布局的紧凑型顺序旋转宽带圆极化天线阵，该天线阵通过一个馈电网络为四个顺序旋转排布的单层圆极化超表面天线单元馈电，拓展圆极化带宽的同时提高增益，且哑铃形驱动贴片和切角微扰设计使天线单元在边射方向辐射圆极化波，同时，为了减小尺寸，相邻天线单元紧邻的超表面单元进行了重叠。
2、为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：基于单层重叠布局的紧凑型顺序旋转宽带圆极化天线阵，包括矩形介质基板和馈电探针；所述矩形介质基板的下表面设置有金属地板，上表面设置有馈电网络和辐射体；所述馈电网络位于上表面中心，用于为辐射体提供等幅和连续滞后90°相位的信号；所述辐射体包括四个顺序旋转排布的单层圆极化超表面天线单元，每个单层圆极化超表面天线单元由一个哑铃形驱动贴片及围绕该哑铃形驱动贴片的超表面组成，且两两相邻的单层圆极化超表面天线单元的超表面部分重叠；所述超表面由位于矩形介质基板角位处的正方形切角超表面单元及位于矩形介质基板两条中轴线上的正方形超表面单元和长方形超表面单元组成，该两条中轴线上的正方形超表面单元和长方形超表面单元为相邻两个单层圆极化超表面天线单元的超表面重叠部分，其中每条中轴线上均分布有间隔排开的正方形超表面单元和长方形超表面单元；所述馈电探针位于矩形介质基板的中心，并依次穿过金属地板和矩形介质基板与馈电网络相连。
3、优选的，所述馈电网络由一段主馈线、三段圆弧形串联微带线和四段矩形并联微带线组成，该三段圆弧形串联微带线分别为第一圆弧形串联微带线、第二圆弧形串联微带线和第三圆弧形串联微带线，该四段矩形并联微带线分别为第一矩形并联微带线、第二矩形并联微带线、第三矩形并联微带线和第四矩形并联微带线，所述主馈线的一端与馈电探针相连，另一端分别与第一圆弧形串联微带线和第一矩形并联微带线的一端相连，所述第一圆弧形串联微带线的另一端分别与第二圆弧形串联微带线和第二矩形并联微带线的一端相连，所述第一矩形并联微带线和第二矩形并联微带线的另一端分别与各自相邻的哑铃形驱动贴片相连，所述第二圆弧形串联微带线的另一端分别与第三圆弧形串联微带线和第三矩形并联微带线的一端相连，所述第三圆弧形串联微带线的另一端与第四矩形并联微带线的一端相连，所述第三矩形并联微带线和第四矩形并联微带线的另一端分别与各自相邻的哑铃形驱动贴片相连。
4、优选的，所述第一矩形并联微带线和第三矩形并联微带线处于矩形介质基板的其中一条对角线上，所述第二矩形并联微带线和第四矩形并联微带线处于矩形介质基板的另外一条对角线上。
5、优选的，所述哑铃形驱动贴片为一个圆形贴片在其两端开有两个相同矩形开口槽的结构，该圆形贴片与上下左右相邻的超表面单元的间距相等，开口方向垂直于相邻哑铃形驱动贴片的开口方向，即相邻哑铃形驱动贴片之间的旋转角度是90°。
6、优选的，所述超表面的正方形超表面单元的边长与正方形切角超表面单元的边长相等，长方形超表面单元的长度与正方形超表面单元的长度相同，宽度是长度的一半。
7、本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
8、1、本发明天线阵利用顺序相位旋转技术固有的正交特性，对相邻天线单元采用重叠布局，在保持带宽和增益等特性基本不变的情况下，实现了小型化。
9、2、本发明天线阵采用重叠式紧凑布局，在1.26λ0×1.26λ0×0.05λ0(λ0表示工作频带的中心频点在自由空间中的波长)的尺寸下实现了|s11|<-10db的阻抗带宽为49.2％，ar<3db的轴比带宽为40.7％，有效重合带宽为40.7％，最大增益为12.2dbic，得到了良好的宽带左旋圆极化特性。
1.基于单层重叠布局的紧凑型顺序旋转宽带圆极化天线阵，其特征在于，包括矩形介质基板(1)和馈电探针(5)；所述矩形介质基板(1)的下表面设置有金属地板，上表面设置有馈电网络(4)和辐射体；所述馈电网络(4)位于上表面中心，用于为辐射体提供等幅和连续滞后90°相位的信号；所述辐射体包括四个顺序旋转排布的单层圆极化超表面天线单元，每个单层圆极化超表面天线单元由一个哑铃形驱动贴片(3)及围绕该哑铃形驱动贴片(3)的超表面(2)组成，且两两相邻的单层圆极化超表面天线单元的超表面(2)部分重叠；所述超表面(2)由位于矩形介质基板(1)角位处的正方形切角超表面单元(21)及位于矩形介质基板(1)两条中轴线上的正方形超表面单元(22)和长方形超表面单元(23)组成，该两条中轴线上的正方形超表面单元(22)和长方形超表面单元(23)为相邻两个单层圆极化超表面天线单元的超表面重叠部分，其中每条中轴线上均分布有间隔排开的正方形超表面单元(22)和长方形超表面单元(23)；所述馈电探针(5)位于矩形介质基板(1)的中心，并依次穿过金属地板和矩形介质基板(1)与馈电网络(4)相连。
2.根据权利要求1所述的基于单层重叠布局的紧凑型顺序旋转宽带圆极化天线阵，其特征在于，所述馈电网络(4)由一段主馈线(41)、三段圆弧形串联微带线和四段矩形并联微带线组成，该三段圆弧形串联微带线分别为第一圆弧形串联微带线(42)、第二圆弧形串联微带线(43)和第三圆弧形串联微带线(44)，该四段矩形并联微带线分别为第一矩形并联微带线(45)、第二矩形并联微带线(46)、第三矩形并联微带线(47)和第四矩形并联微带线(48)，所述主馈线(41)的一端与馈电探针(5)相连，另一端分别与第一圆弧形串联微带线(42)和第一矩形并联微带线(45)的一端相连，所述第一圆弧形串联微带线(42)的另一端分别与第二圆弧形串联微带线(43)和第二矩形并联微带线(46)的一端相连，所述第一矩形并联微带线(45)和第二矩形并联微带线(46)的另一端分别与各自相邻的哑铃形驱动贴片(3)相连，所述第二圆弧形串联微带线(43)的另一端分别与第三圆弧形串联微带线(44)和第三矩形并联微带线(47)的一端相连，所述第三圆弧形串联微带线(44)的另一端与第四矩形并联微带线(48)的一端相连，所述第三矩形并联微带线(47)和第四矩形并联微带线(48)的另一端分别与各自相邻的哑铃形驱动贴片(3)相连。
3.根据权利要求2所述的基于单层重叠布局的紧凑型顺序旋转宽带圆极化天线阵，其特征在于，所述第一矩形并联微带线(45)和第三矩形并联微带线(47)处于矩形介质基板(1)的其中一条对角线上，所述第二矩形并联微带线(46)和第四矩形并联微带线(48)处于矩形介质基板(1)的另外一条对角线上。
4.根据权利要求1所述的基于单层重叠布局的紧凑型顺序旋转宽带圆极化天线阵，其特征在于，所述哑铃形驱动贴片(3)为一个圆形贴片在其两端开有两个相同矩形开口槽的结构，该圆形贴片与上下左右相邻的超表面单元的间距相等，开口方向垂直于相邻哑铃形驱动贴片(3)的开口方向，即相邻哑铃形驱动贴片(3)之间的旋转角度是90°。
5.根据权利要求1所述的基于单层重叠布局的紧凑型顺序旋转宽带圆极化天线阵，其特征在于，所述超表面(2)的正方形超表面单元(22)的边长与正方形切角超表面单元(21)的边长相等，长方形超表面单元(23)的长度与正方形超表面单元(22)的长度相同，宽度是长度的一半。
