[發明專利]基于平面正交模耦合器的雙極化喇叭天線

有效

• 申請號: 201710549498.0
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107394395B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 洪偉;聶星河
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q1/50
• 分類號: H01Q1/50;H01Q1/52;H01Q13/02
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 葉涓涓

本發明設計了一種基于平面正交模耦合器的雙極化喇叭天線，自上而下包括喇叭天線、脊波導到方波導的轉接結構、平面正交模耦合器以及金屬襯底，平面正交模耦合器包括介質基片以及設置在介質基片上的微帶傳輸線、高阻抗微帶線、基片集成波導傳輸線、基片集成波導功分器，微帶傳輸線為兩根，形成平面正交模耦合器的第一端口和第二端口。整個天線輸入端口為微帶傳輸線，通過過渡結構轉換為基片集成波導傳輸線，基片集成波導傳輸線再通過脊波導過渡到方波導后通過喇叭天線將信號輻射至自由空間中。本發明中的雙極化天線，相比利用波導結構正交模耦合器實現的雙極化天線，體積大大減小，而且結構簡單，不僅方便加工且成本顯著降低，還大大提高了集成度。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，涉及一種基于平面正交模耦合器的雙極化喇叭天線。

背景技術

近年來，無線通信技術得到了快速發展并獲得了廣泛應用。隨著技術的發展，需要更多的新技術來提升通信容量，分集接收技術就是其中重要的一種。使用極化分集接收技術的系統需要多極化天線，而雙極化天線作為多極化天線中的一種，其原理是利用兩個極化方向之間的不相關性。兩者之間的不相關性程度決定了分集接收的好壞，從而能夠同時發射或者接收兩個正交極化的電磁波，大大緩解通信系統中的多徑衰減問題，減少基站系統中天線的數量，降低系統成本，因此，雙極化天線在基站系統中得到了普遍的應用。基于以上考慮，為了滿足不斷發展的通信技術的需要，雙極化天線成為天線領域的一個重要研究方向。

通常的雙極化天線由于平面結構的限制，端口間的隔離度很低，帶寬也窄，大大影響了在實際工程中的應用。同時，這種雙極化天線的交叉極化分量會很高，這也會影響分集接收。為了避免這些缺點本發明采用基于正交模耦合器的雙極化天線。正交模耦合器往往使用金屬結構，這樣就必然存在尺寸大、難加工、難以與其它平面電路兼容等一系列缺點；而且目前存在的平面正交模耦合器由于結構原因性能比較差，無法獲得滿意效果。

發明內容

為解決上述問題，本發明設計了一種基于平面正交模耦合器的雙極化喇叭天線，利用基片集成波導技術與脊波導，實現用單層平面電路實現正交模耦合器的要求。

為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

基于平面正交模耦合器的雙極化喇叭天線，自上而下包括喇叭天線、脊波導到方波導的轉接結構、平面正交模耦合器以及金屬襯底，所述平面正交模耦合器包括介質基片以及設置在介質基片上的微帶傳輸線、高阻抗微帶線、基片集成波導傳輸線、基片集成波導功分器，微帶傳輸線為兩根，形成平面正交模耦合器的第一端口和第二端口，第一端口傳輸的信號通過高阻抗微帶線激勵對應的脊波導形成垂直極化的波束，第二端口通過輸出相位相差180°的基片集成波導功分器激勵對應的脊波導形成水平極化的波束，第一端口和第二端口激勵出的相互正交的場，再通過脊波導到方波導的轉接結構由脊波導過渡到方波導后通過喇叭天線將相互正交的信號輻射至自由空間中。

進一步的，所述基片集成波導傳輸線由若干金屬化通孔構成。

進一步的，所述高阻抗微帶線旁設置有用于隔離的金屬化通孔。

與現有技術相比，本發明具有如下優點和有益效果：

1.本發明中的雙極化天線，相比利用波導結構正交模耦合器實現的雙極化天線，體積大大減小，而且結構簡單，不僅方便加工且成本顯著降低，還大大提高了集成度。

2.而本發明中的天線具有高隔離，寬帶寬，低交叉極化的優點。

3.本發明中的平面正交耦合器的輸出端口可以直接與金屬喇叭天線相連，這樣實現的雙極化天線增益更高，性能更好，更符合實際應用的需要。

4.本發明結構饋電結構簡單，2個輸入端口均可通過微帶與其它平面電路相連，集成度高。