[發明專利]一種基于封閉蘑菇狀單元結構的雙頻段三極化天線

在審

• 申請號: 202011064313.5
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112201936A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 蔣之浩;張科;洪偉
• 申請（專利權）人: 東南大學;網絡通信與安全紫金山實驗室
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q5/28;H01Q1/52;H01Q3/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 梁天彥

本發明公開了一種基于封閉蘑菇狀單元結構的雙頻段三極化天線，其特征在于，包括垂直極化輻射體和水平極化輻射體；兩者固定連接呈圓餅狀結構；所述垂直極化輻射體和所述水平極化輻射體均為多層疊加的結構，所述多層疊加的結構包括若干層同心圓；所述同心圓包括若干介質基板；所述垂直極化輻射體和所述水平極化輻射體分別包括若干封閉蘑菇狀單元結構；所述封閉蘑菇狀單元結構包括至少三層的金屬層和金屬短路針；所述短路針至少連接所述金屬中的兩層。該結構通過控制封閉蘑菇狀單元結構的色散特性，基于此結構可以設計一個在兩個指定頻段同時具備垂直極化輻射特性和雙水平極化輻射特性的多頻方向圖分集輻射設備。

技術領域

本發明屬于無線通信系統電子器件領域，具體涉及一種基于封閉蘑菇狀單元結構的雙頻段三極化天線。

背景技術

無線通信技術的不斷發展以及電子設備高度集成化的快速演進，推動了信息獲取手段以及信息交互的多樣性，工作在無線局域網的設備隨之應運而生。

在現代通信系統中，提高系統的通信容量已然成為無線技術發展的關鍵。為了提供多功能服務，以及能在復雜的電磁環境中正常的工作，通信系統對于雙頻段的需求快速增長，這就需要天線也能夠同時工作在多頻段以滿足不同頻段的服務。另一方面，具有極化和方向圖分集特性的系統可以提供不同的輻射特性，能夠保證通信的可靠性。因此，具有多頻段和分集特性的天線可以利用在頻率和極化上的多個通道，以便于減小多徑效應和提高數據傳輸速率。并且，一個具有多頻段的分集天線相比多個單一頻段的天線組合具有更緊湊的結構，因此其小型化的優勢在系統中也更受歡迎。

對于此類多輸入多輸出天線，天線之間的端口隔離度，方向圖正交性等等將會是此方向研究的重要挑戰。最近，有學者提出：

一、用單端口在不同的頻段實現不同或相同的極化和方向圖。雖然能夠在不同頻段提供不同的極化和方向圖，但是不能支持在每個頻段都實現方向圖分集。

二、用每個端口在對應的一個頻段激勵各自的輻射方向圖，使得在兩個頻段能夠支持不同的方向圖和極化。這類天線更加適合連接不同模式或者不同極化要求的單頻段系統，但是其分集特性不能得到充分利用。

三、用每個端口在兩個頻段同時激勵起一種工作模式，這樣就能夠同時實現極化和方向圖的分集特性，然而，已有的此類天線應用受限于極化數量少、剖面高、以及頻率比小等不足。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于封閉蘑菇狀單元結構的雙頻段三極化天線，通過控制封閉蘑菇狀單元結構的色散特性，設計一個在兩個指定頻段同時具備垂直極化輻射特性和雙水平極化輻射特性的多頻方向圖分集輻射設備。

技術方案：為實現上述目的，本發明提供一種基于封閉蘑菇狀單元結構的雙頻段三極化天線，其特征在于，包括垂直極化輻射體和水平極化輻射體；所述水平極化輻射體位于所述垂直極化輻射體一側，兩者固定連接呈圓餅狀結構；所述垂直極化輻射體和所述水平極化輻射體均為多層疊加的結構，所述多層疊加的結構包括若干層同心圓；所述同心圓包括若干介質基板；所述所述垂直極化輻射體和所述水平極化輻射體分別包括若干封閉蘑菇狀單元結構；所述封閉蘑菇狀單元結構包括至少三層的金屬層和金屬短路針；所述短路針至少連接所述金屬中的兩層。

作為優選，所述垂直極化輻射體由一側至另一側依次包括：垂直極化輻射體頂層貼片、寄生圓盤貼片、環形貼片陣以及下層輻射體的金屬地板；還包括若干連接所述環形貼片陣以及所述下層輻射體的金屬地板的短路針圓環陣；所述環形貼片陣包括2-5圈同軸環形的貼片；所述環形的貼片包括若干貼片；所述貼片連接若干所述短路針結構；所述垂直極化輻射體頂層貼片貼合所述水平極化輻射體。

可以看出，所述垂直極化輻射體的封閉蘑菇狀單元結構包括所述貼片、短路針和下層輻射體的金屬地板。