[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有加載人工磁導(dǎo)體的陷波特性圓極化陣列天線

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610358251.6
• 申請(qǐng)日: 2016-05-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107437664A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟會(huì)清;張彪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)昆山創(chuàng)新研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q15/14
• 分類(lèi)號(hào): H01Q15/14;H01Q21/06;H01Q5/335
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種圓極化天線，具體涉及一種具有加載人工磁導(dǎo)體的陷波特性圓極化陣列天線，可用于無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)中無(wú)限信號(hào)的發(fā)射與接受。

背景技術(shù)

在無(wú)線系統(tǒng)中，基站可看作一個(gè)無(wú)線調(diào)制解調(diào)器，作為收發(fā)臺(tái)負(fù)責(zé)移動(dòng)信號(hào)的接收、發(fā)送處理。基站天線是基站的重要組成部分。傳統(tǒng)的基站天線都是線極化天線，包括垂

直極化基站天線、垂直水平雙極化天線、±45°雙極化基站天線。當(dāng)信號(hào)經(jīng)由線極化天線發(fā)送和接收時(shí)，需要極化匹配 , 才能實(shí)現(xiàn)較好的接收效果。電磁波在傳播時(shí)，會(huì)發(fā)生反射、衍射和散射作用，使其極化發(fā)生改變，且移動(dòng)通信中的接收天線的位置是不確定的，導(dǎo)致發(fā)射天線與接收天線因極化失配造成損耗。圓極化天線（Circularly Polarized Antenna）可避免發(fā)射天線與接收天線因極化不匹配造成的損耗。電磁波的極化可分為線極化、橢圓極化和圓極化三類(lèi)，其中圓極化可作為橢圓極化的特殊情況。任意極化波均可分解為兩個(gè)旋向相反的圓極化波，尤其對(duì)于線極化波來(lái)說(shuō)，可以分解為兩個(gè)幅值相等 , 但旋向相反的圓極化波，因此，任意極化的電磁波均可被圓極化天線接收；反之，圓極化波也可以分解為二個(gè)正交的線極化波，圓極化天線發(fā)射的電磁波也可被任意極化天線接收，在圓極化基站系統(tǒng)中，通信質(zhì)量可不受發(fā)射天線和接收天線擺放方式的影響，可避免極化失配。

另外，天線若輻射左旋圓極化波 , 則只接收左旋圓極化波而不接收右旋圓極化波 ; 反之亦然，這稱(chēng)為圓極化天線的旋向正交性，在移動(dòng)通信的極化分集工作中可以利用圓極化天線的旋向正交性提高通信容量。圓極化波入射到對(duì)稱(chēng)目標(biāo)(如平面、球面等）時(shí)，旋向發(fā)生逆轉(zhuǎn)，圓極化天線應(yīng)用于移動(dòng)通信中能抑制雨霧干擾和對(duì)抗多徑反射，實(shí)現(xiàn)頻率復(fù)用，增大系統(tǒng)容量，提高通信質(zhì)量。并且為了天線的小型化，可以利用超材料人工磁導(dǎo)體（AMC）降低天線的拋物面，也使天線更加美觀，然而，對(duì)于落在其工作頻段內(nèi)的其他無(wú)用或者有害信號(hào)，天線也會(huì)進(jìn)行無(wú)差別的輻射或者接收。在某些情況下，這種情況會(huì)對(duì)天線發(fā)射系統(tǒng)造成較大的干擾。

為了抑制其他無(wú)用或者有害信號(hào)的干擾，通常需要在寬帶系統(tǒng)內(nèi)加入帶阻濾波器過(guò)濾這些窄頻帶信號(hào)，這不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，也增加了成本。通常我們可以在寬帶天線中引入陷波結(jié)構(gòu)，使得那些窄帶系統(tǒng)的頻段內(nèi)有較大的反射系數(shù)，從而達(dá)到濾波的目的。目前的陷波結(jié)構(gòu)主要有三種類(lèi)型：（1）在輻射貼片或地板上刻蝕不同形狀的縫隙；（2）在天線結(jié)構(gòu)中引入寄生枝節(jié)；（3）在輻射貼片上加載SIR的帶阻濾波器；其中在天線結(jié)構(gòu)中引入寄生枝節(jié)和在輻射貼片上加載SIR的帶阻濾波器，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，較少采用，目前最常用的是在輻射貼片或地板上刻蝕不同形狀的縫隙的結(jié)構(gòu)類(lèi)型。

國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)還未涉及在圓極化上進(jìn)行的陷波特性研究，但該技術(shù)吸頂天線存在以下不足: 1、例如文獻(xiàn) Jian Ren*, Bo Wang, and Yingzeng Yin“Low Profile Dual-Polarized Circular Patch Antenna with an AMC Reflector"Progress In Electromagnetics Research Letters, Vol. 47, 131–137, 2014，包括輻射單元、饋電線、AMC反射板、天線的工作帶寬為26%，軸比帶寬26%，拋物面高度為0.125λ但存在的缺點(diǎn)是拋物面高度較高， 且無(wú)法實(shí)現(xiàn)陷波特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出了具有加載人工磁導(dǎo)體的陷波特性圓極化陣列天線，用于解決現(xiàn)有加載人工磁導(dǎo)體的天線無(wú)法實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離和具有陷波后的地拋物面技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種具有加載人工磁導(dǎo)體的陷波特性圓極化陣列天線，包括輻射單元、L型金屬片、第一介質(zhì)基板、第二介質(zhì)基板、金屬地板、矩形貼片、功分器，所述的矩形貼片是多個(gè)且均勻貼在第二介質(zhì)基板上，所述的第二介質(zhì)基板的下表面貼在金屬地板上，所述的第一介質(zhì)基板是四個(gè)，該四個(gè)第一介質(zhì)基板橫向均勻排列在第二矩形貼片的上方，所述的第一介質(zhì)基板與第二矩形貼片之間填充有泡沫層；所述的輻射單元是四個(gè)，且分別貼合在四個(gè)第一介質(zhì)基板的上方，所述的L型金屬片是四個(gè)，且分別貼合在第一介質(zhì)基板的下方，該四個(gè)L型金屬片的兩側(cè)分別印制有兩個(gè)階梯阻抗諧振單元，用于實(shí)現(xiàn)陷波特性，所述功分器位于第一介質(zhì)基板的上方并與L型金屬片相連。

所述的階梯阻抗諧振單元為正六邊形，且由微帶階梯形狀形成，由不同寬度和不同長(zhǎng)度的微帶線組成。