[發(fā)明專利]基于雙模諧振的小型化高隔離度圓極化分集天線

有效

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• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113193371B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉能武;郜森;傅光;云宇;祝雷
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué);西安紅葉通訊科技有限公司
• 主分類號: H01Q9/04
• 分類號: H01Q9/04;H01Q1/52;H01Q25/04
• 代理公司: 深圳市欣亞知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44621
• 代理人: 葛勤;程光慧

本發(fā)明提供基于雙模諧振的小型化高隔離度圓極化分集天線，包括金屬地板、介質(zhì)層和兩組鏡像對稱設(shè)置的輻射單元；每組輻射單元中均包括輻射貼片、短路部件組和饋電探針；饋電探針向輻射貼片饋電，輻射貼片通過短路部件組與金屬地板連接；介質(zhì)層位于金屬地板與輻射貼片之間；短路部件組用于屏蔽兩輻射貼片之間的耦合、維持所述輻射貼片放大2倍后所激勵的TM₁₁模和TM_31/13模的諧振頻率不變；所述輻射貼片上開設(shè)有鏤空槽，鏤空槽用于聚攏TM₁₁模、TM_31/13模的部分電場。兩組鏡像對稱的輻射單元，分別激發(fā)左旋和右旋的圓極化波，形成分集天線。輻射貼片的工作頻率為其放大2倍時的工作頻率，兩輻射單元之間隔離度高，使分集天線能在不影響工作性能的條件下做得更小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其是指一種基于雙模諧振的小型化高隔離度圓極化分集天線。

背景技術(shù)

近些年來，隨著現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)的快速發(fā)展，現(xiàn)代無線移動通信系統(tǒng)，特別是終端天線，需要具有可靠穩(wěn)定地輻射電磁波性能且擁有更高的通信容量，以進(jìn)一步滿足大數(shù)據(jù)量業(yè)務(wù)以及可靠傳輸?shù)囊?。圓極化分集天線能夠提高傳統(tǒng)天線功率容量，解決傳統(tǒng)天線極化因極化未對準(zhǔn)而引起的接收信號微弱的問題以及信號在傳輸過程中受到的反射波干擾等問題。然而，圓極化分集天線往往需要端口之間具有較好的隔離度，且其天線空間尺寸受現(xiàn)代通信系統(tǒng)限制。因此，緊湊型、小型化圓極化分集天線成為現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)的發(fā)展方向。

傳統(tǒng)的圓極化分集天線通常采用結(jié)構(gòu)的對稱性來實現(xiàn)不同旋向的圓極化特性，進(jìn)而在遠(yuǎn)區(qū)產(chǎn)生不同的極化實現(xiàn)極化分集。目前，實現(xiàn)圓極化分集可采用物理上直觀旋轉(zhuǎn)微擾后的貼片實現(xiàn)圓極化、混合耦合的形式實現(xiàn)圓極化以及基于印刷單極子形式實現(xiàn)極化分集等方法?，F(xiàn)有技術(shù)一實現(xiàn)圓極化分集是通過采用多層結(jié)構(gòu)，固定饋電層機(jī)械地將切角圓極化貼片層旋轉(zhuǎn)90°，旋轉(zhuǎn)前后的天線結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)不同旋向的圓極化性能?，F(xiàn)有技術(shù)二實現(xiàn)圓極化分集是通過控制二極管開關(guān)從而控制邊角部分上的電流導(dǎo)通與截止，實現(xiàn)不同的圓極化分集以及線極化分集之間的切換?，F(xiàn)有技術(shù)三實現(xiàn)圓極化分集是通過在印刷單極子的基礎(chǔ)上，設(shè)計出左右對稱的縫隙環(huán)，產(chǎn)生不同旋向的圓極化特性。

但是技術(shù)一采用的是多層結(jié)構(gòu)，天線的剖面高，機(jī)械地旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的圓極化分集在實際應(yīng)用中也將受到較大的限制，如旋轉(zhuǎn)精度不足出現(xiàn)偏差、機(jī)械旋轉(zhuǎn)降低天線的使用壽命等。技術(shù)二和技術(shù)三在結(jié)構(gòu)上都含有空氣層，天線整體結(jié)構(gòu)需要復(fù)雜的穩(wěn)定固定裝置，且剖面都較高，此外，技術(shù)二采用的二極管控制形式不僅使得天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用的材料多，加工難度大，增加的天線的制作成本。技術(shù)一、技術(shù)二和技術(shù)三天線不僅剖面高，其橫向尺寸也均較大，不利于對天線小尺寸需求的應(yīng)用。使得在實現(xiàn)圓極化分集特性時存在天線剖面高、橫向尺寸大、端口之間耦合干擾強(qiáng)等使用中的不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：設(shè)計一種重量輕、體積小、剖面低、結(jié)構(gòu)簡單、易于共形的高隔離度圓極化分集天線。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于雙模諧振的小型化高隔離度圓極化分集天線，包括金屬地板、介質(zhì)層和兩組鏡像對稱設(shè)置的輻射單元；每組所述輻射單元中均包括輻射貼片、短路部件組和饋電探針；所述饋電探針向所述輻射貼片饋電，所述輻射貼片通過所述短路部件組與所述金屬地板連接；所述介質(zhì)層位于所述金屬地板與所述輻射貼片之間；所述短路部件組用于屏蔽兩所述輻射貼片之間的耦合、維持所述輻射貼片放大2倍后所激勵的TM₁₁模和TM_31/13模的諧振頻率不變；所述輻射貼片上開設(shè)有鏤空槽，所述鏤空槽用于聚攏所述TM₁₁模、所述TM_31/13模的部分電場。

進(jìn)一步地，所述輻射貼片呈矩形；所述短路部件組包括金屬柱，所述金屬柱沿著所述輻射貼片的第一邊邊沿、第二邊邊沿依次排列成L字型；所述第一邊與所述第二邊相鄰，所述第一邊為靠近另一輻射單元的邊。