CN105990655A - 一种通信天线及通信天线系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通信天线及通信天线系统，旨在解决现有的通信系统中天线部分尺寸过大的技术问题。所述天线包括自下而上依次层叠设置的金属地、第一基材、由一矩形金属辐射片切去一对对角后呈六边形的第一金属辐射片、第二基材、以及由另一矩形金属辐射片切去一对对角后呈六边形的第二金属辐射片，所述第一金属辐射片的非直角所在的两条边分别与所述第二金属辐射片的一对直角正对；所述第一金属辐射片的尺寸大于所述第二金属辐射片的尺寸。本发明一方面减小了系统的尺寸，提高了系统的集成度；另一方面，可以采用一个天线实现双线极化双频段通信。

Description

一种通信天线及通信天线系统
技术领域
本发明属于无线通信领域，尤其涉及一种通信天线及通信天线系统。
背景技术
通信天线是卫星通信设备的重要组成部分。从技术层面看，通信天线主要有反射面天线、介质透镜天线、阵列天线和相控阵天线等几类。这几类天线各有自身的特点和应用范围，用户可根据通信天线的使用环境、承载的方式、地理位置、主要业务和预算等情况，综合来进行选择。
对于多频段，例如，两个频段的通信系统，现有技术大多采用两个圆极化天线，通过控制每个天线结构尺寸及介电常数分别实现不同频段通信。
然而，如果采用两个圆极化天线，对后端信号的处理就需要两套信号处理部分，或者需要一个切换开关来回切换两个频段，因此会增大系统的尺寸。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通信天线及通信天线系统，旨在解决现有的通信系统中天线部分尺寸过大的技术问题。
本发明第一方面提供一种通信天线，所述天线包括自下而上依次层叠设置的金属地、第一基材、由一矩形金属辐射片切去一对对角后呈六边形的第一金属辐射片、第二基材、以及由另一矩形金属辐射片切去一对对角后呈六边形的第二金属辐射片，所述第一金属辐射片的非直角所在的两条边分别与所述第二金属辐射片的一对直角正对；所述第一金属辐射片的尺寸大于所述第二金属辐射片的尺寸。
本发明第二方面提供一种通信天线系统，所述系统包括单馈电端口、与所述单馈电端口连接的功分器、与所述功分器连接的天线、以及与所述天线和所述功分器连接的90°移相器；
所述天线包括自下而上依次层叠设置的金属地、第一基材、由一矩形金属辐射片切去一对对角后呈六边形的第一金属辐射片、第二基材、以及由另一矩形金属辐射片切去一对对角后呈六边形的第二金属辐射片，所述第一金属辐射片的非直角所在的两条边分别与所述第二金属辐射片的一对直角正对；所述第一金属辐射片的尺寸大于所述第二金属辐射片的尺寸。
从上述本发明实施例可知，一方面，通信天线系统的天线只有一个，因此，减小了通信天线系统的尺寸，提高了通信天线系统的集成度；另一方面，该天线是由两个矩形金属辐射片(第一金属辐射片和第二金属辐射片)分别切去两个全等等腰直角三角形后呈六边形构成，其中一个金属辐射片实现双频段水平极化，另一个金属辐射片实现双频段垂直极化，从而可以采用一个天线实现双线极化双频段。而其中一个金属辐射片上的信号经过90°移相器后再与另一金属辐射片上的信号叠加形成圆极化，从而保证通信天线系统最终实现单端口的双频段圆极化。
附图说明
图1是本发明实施例提供的通信天线的俯视图；
图2是本发明实施例提供的六边形的第一金属辐射片的非直角所在的两条边分别与六边形的第二金属辐射片的一对直角正对后叠加在一起的侧视图；
图3是本发明另一实施例提供的通信天线的俯视图；
图4是本发明另一实施例提供的通信天线的俯视图；
图5是本发明实施例提供的通信天线系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种通信天线，所述天线包括自下而上依次层叠设置的金属地、第一基材、由一矩形金属辐射片切去一对对角后呈六边形的第一金属辐射片、第二基材、以及由另一矩形金属辐射片切去一对对角后呈六边形的第二金属辐射片，所述第一金属辐射片的非直角所在的两条边分别与所述第二金属辐射片的一对直角正对；所述第一金属辐射片的尺寸大于所述第二金属辐射片的尺寸；本发明还提供一种通信天线系统。以下进行详细说明。
请参阅附图1，是本发明实施例提供的通信天线的俯视图。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。附图1示例的通信天线主要包括自下而上依次层叠设置的金属地101、第一基材102、由一矩形金属辐射片切去一对对角后呈六边形的第一金属辐射片103、第二基材104、以及由另一矩形金属辐射片切去一对对角后呈六边形的第二金属辐射片105，即，在这一层叠结构中，金属地101在最下层，第一基材102叠加在金属地101之上，第一金属辐射片103叠加在第一基材102之上，第二基材104叠加在第一金属辐射片103之上，第二金属辐射片105叠加在第二基材104之上。
附图1示例的层叠结构的通信天线中，第一金属辐射片103叠加在第一基材102之上，第二金属辐射片105叠加在第二基材104之上时，第一金属辐射片103的非直角所在的两条边分别与第二金属辐射片105的一对直角正对，而第一金属辐射片103的尺寸大于第二金属辐射片105的尺寸。如附图2是六边形的第一金属辐射片103的非直角所在的两条边分别与六边形的第二金属辐射片105的一对直角正对后叠加在一起的侧视图。附图1示例的六边形的第一金属辐射片103和六边形的第二金属辐射片105均采用同轴馈电，其中，六边形的第一金属辐射片103的馈电点位置(如附图2的圆点所示)在X轴方向上移动，调节阻抗匹配，六边形的第二金属辐射片105的馈电点位置(如附图2的三角形所示)在Y轴方向上移动，也用于调节阻抗匹配。
从上述附图1示例的通信天线可知，一方面，通信天线只有一个，因此，减小了通信天线系统的尺寸，提高了系统的集成度；另一方面，该天线是由两个矩形金属辐射片(第一金属辐射片和第二金属辐射片)分别切去两个全等等腰直角三角形后呈六边形构成，其中一个金属辐射片实现双频段水平极化，另一个金属辐射片实现双频段垂直极化，从而可以采用一个天线实现双线极化双频段。
作为本发明的一个实施例中，附图1示例的通信天线系统，其第一基材102的介电常数小于第二基材104的介电常数。
如前所述，第一金属辐射片103和六边形的第二金属辐射片105均采用同轴馈电。为了实现馈电，作为本发明的一个实施例，附图1示例的通信天线系统，其第一基材102、第二基材104、第一金属辐射片103和第二金属辐射片105上开有用于铺设分别为第一金属辐射片103和第二金属辐射片105馈电的第一馈线和第二馈线的通孔。
在上述第一基材102、第二基材104、第一金属辐射片103和第二金属辐射片105上开有通孔的实施例中，作为本发明的一个实施例，第一基材102开有第一通孔301和第二通孔302，第一金属辐射片103开有第三通孔303和第四通孔304，第二基材104开有第五通孔305，第二金属辐射片105开有第六通孔306，其中，第一通孔301、第三通孔303、第五通孔305和第六通孔306彼此正对，第二通孔302和第四通孔304彼此正对，如附图3所示。
附图3示例的通信天线中，第一基材102、第二基材104、第一金属辐射片103和第二金属辐射片105上通孔的彼此正对，体现在这些通孔的几何中心是重叠的，例如，若通孔是规则圆形的，则这些通孔的圆心重叠，若通孔是规则方形或规则矩形的，则这些通孔的对角线的交点重叠。由于第二通孔302和第四通孔304彼此正对，因此，第一馈线可以穿过第二通孔302和第四通孔304直达第一金属辐射片103，为第一金属辐射片103馈电；同样地，由于第一通孔301、第三通孔303、第五通孔305和第六通孔306彼此正对，第二馈线穿过彼此正对的第一通孔301、第三通孔303、第五通孔305和第六通孔306而直达第二金属辐射片105，为第二金属辐射片105馈电。
在上述第一基材102、第二基材104、第一金属辐射片103和第二金属辐射片105上开有通孔的实施例中，作为本发明的另一实施例，第一基材102开有第七通孔401，第一金属辐射片103开有第八通孔402，第二基材104开有第九通孔403，第二金属辐射片105开有第十通孔404，其中，第七通孔401和第八通孔402彼此正对，第九通孔403和第十通孔404彼此正对，第一基材102的侧边开有一槽405，槽405从第一基材102的侧边一直延伸至第九通孔403正下方，如附图4所示。
附图4示例的通信天线中，第一基材102、第二基材104、第一金属辐射片103和第二金属辐射片105上通孔的彼此正对，体现在这些通孔的几何中心是重叠的，例如，若通孔是规则圆形的，则这些通孔的圆心重叠，若通孔是规则方形或规则矩形的，则这些通孔的对角线的交点重叠。由于第七通孔401和第八通孔402彼此正对，第一馈线可以穿过彼此正对的第七通孔401和第八通孔402直达第一金属辐射片103，为第一金属辐射片103馈电；类似地，由于第九通孔403和第十通孔404彼此正对，并且第一基材102的侧边开有从第一基材102的侧边一直延伸至第九通孔403正下方的槽，因此，第二馈线可以穿过彼此正对的第九通孔403和第十通孔404并从槽中穿出而直达第二金属辐射片105，为第二金属辐射片105馈电。
为了增强极化效果，上述附图1、附图3或附图4示例的通信天线中，第一金属辐射片103和第二金属辐射片105分别由一矩形金属辐射片从一对对角切去两个全等等腰直角三角形后呈六边形。
请参阅附图5，是本发明实施例提供的通信天线系统的结构示意图。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。附图5示例的通信天线系统主要包括单馈电端口501、与单馈电端口501连接的功分器502、与功分器502连接的天线503、以及与天线503和功分器502连接的90°移相器504，其中，天线503是附图1示例的通信天线，其包括自下而上依次层叠设置的金属地、第一基材、由一矩形金属辐射片切去一对对角后呈六边形的第一金属辐射片、第二基材、以及由另一矩形金属辐射片切去一对对角后呈六边形的第二金属辐射片，即，在这一层叠结构中，金属地在最下层，第一基材叠加在金属地之上，第一金属辐射片叠加在第一基材之上，第二基材叠加在第一金属辐射片之上，第二金属辐射片叠加在第二基材之上；第一金属辐射片的非直角所在的两条边分别与第二金属辐射片的一对直角正对，第一金属辐射片的尺寸大于第二金属辐射片的尺寸；天线503的具体结构可参阅前述附图1示例的通信天线及其相应的说明，此处不做赘述。
从上述附图5示例的通信天线系统可知，由于组成天线的两个金属辐射片中，其中一个金属辐射片上的信号经过90°移相器后再与另一金属辐射片上的信号叠加形成圆极化，从而能够保证通信天线系统最终实现单端口双频段圆极化。
在附图5示例的通信天线系统中，第一基材、第二基材、第一金属辐射片和第二金属辐射片上开有用于铺设分别为第一金属辐射片和第二金属辐射片馈电的第一馈线和第二馈线的通孔。
作为第一基材、第二基材、第一金属辐射片和第二金属辐射片上开有用于铺设分别为第一金属辐射片和第二金属辐射片馈电的第一馈线和第二馈线的通孔的一个实施例，附图5示例的通信天线系统中，其天线503的第一基材开有第一通孔和第二通孔，第一金属辐射片开有第三通孔和第四通孔，第二基材开有第五通孔，第二金属辐射片开有第六通孔，第二馈线穿过彼此正对的第一通孔、第三通孔、第五通孔和第六通孔，第一馈线穿过彼此正对的第二通孔和第四通孔，这一实施方式可以参阅前述附图3示例的通信天线及其相应的说明，此处不做赘述。
作为第一基材、第二基材、第一金属辐射片和第二金属辐射片上开有用于铺设分别为第一金属辐射片和第二金属辐射片馈电的第一馈线和第二馈线的通孔的另一实施例，附图5示例的通信天线系统中，其天线503的第一基材开有第七通孔，第一金属辐射片开有第八通孔，第二基材开有第九通孔，第二金属辐射片开有第十通孔，第一馈线穿过彼此正对的第七通孔和第八通孔，第一基材的侧边开有一槽，该槽从第一基材的侧边一直延伸至第九通孔正下方，第二馈线穿过彼此正对的第九通孔和第十通孔并从该槽中穿出，这一实施方式可以参阅前述附图4示例的通信天线及其相应的说明，此处不做赘述。
在上述任一示例的通信天线系统中，为了增强极化效果，第一金属辐射片和第二金属辐射片分别由一矩形金属辐射片从一对对角切去两个全等等腰直角三角形后呈六边形。
在上述任一示例的通信天线系统中，90°移相器中的两根馈线其中一根比另一根长1/4波长，而功分器502可采用微带线功分方式的3dB功分器，以节省空间和有效减轻系统的重量。进一步地，3dB功分器可以去掉其中的隔离电阻，即，本发明的功分器502可以是其中无隔离电阻的3dB功分器。
综上，本发明中，通信天线系统的天线只有一个，因此，减小了通信天线系统的尺寸，提高了通信天线系统的集成度；另一方面，该天线是由两个矩形金属辐射片(第一金属辐射片和第二金属辐射片)分别切去两个全等等腰直角三角形后呈六边形构成，其中一个金属辐射片实现双频段水平极化，另一个金属辐射片实现双频段垂直极化，从而可以采用一个天线实现双线极化双频段。而其中一个金属辐射片上的信号经过90°移相器后再与另一金属辐射片上的信号叠加形成圆极化，从而保证通信天线系统最终实现单端口的双频段圆极化。
以上对本发明实施例所提供的通信天线及通信天线系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种通信天线，其特征在于，所述天线包括自下而上依次层叠设置的金属地、第一基材、由一矩形金属辐射片切去一对对角后呈六边形的第一金属辐射片、第二基材、以及由另一矩形金属辐射片切去一对对角后呈六边形的第二金属辐射片，所述第一金属辐射片的非直角所在的两条边分别与所述第二金属辐射片的一对直角正对；所述第一金属辐射片的尺寸大于所述第二金属辐射片的尺寸。
2.如权利要求1所述的通信天线，其特征在于，所述第一基材的介电常数小于所述第二基材的介电常数。
3.如权利要求1所述的通信天线，其特征在于，所述第一基材、第二基材、第一金属辐射片和第二金属辐射片上开有用于铺设分别为所述第一金属辐射片和第二金属辐射片馈电的第一馈线和第二馈线的通孔。
4.如权利要求3所述的通信天线，其特征在于，所述第一基材开有第一通孔和第二通孔，所述第一金属辐射片开有第三通孔和第四通孔，所述第二基材开有第五通孔，所述第二金属辐射片开有第六通孔，所述第二馈线穿过彼此正对的第一通孔、第三通孔、第五通孔和第六通孔，所述第一馈线穿过彼此正对的第二通孔和第四通孔。
5.如权利要求3所述的通信天线，其特征在于，所述第一基材开有第七通孔，所述第一金属辐射片开有第八通孔，所述第二基材开有第九通孔，所述第二金属辐射片开有第十通孔，所述第一馈线穿过彼此正对的第七通孔和第八通孔，所述第一基材的侧边开有一槽，所述槽从所述第一基材的侧边一直延伸至所述第九通孔正下方，所述第二馈线穿过彼此正对的第九通孔和第十通孔并从所述槽中穿出。
6.如权利要求1至5任意一项所述的通信天线，其特征在于，所述第一金属辐射片和第二金属辐射片分别由一矩形金属辐射片从一对对角切去两个全等等腰直角三角形后呈六边形。
7.一种通信天线系统，其特征在于，所述系统包括单馈电端口、与所述单馈电端口连接的功分器、与所述功分器连接的天线、以及与所述天线和所述功分器连接的90°移相器；
所述天线包括自下而上依次层叠设置的金属地、第一基材、由一矩形金属辐射片切去一对对角后呈六边形的第一金属辐射片、第二基材、以及由另一矩形金属辐射片切去一对对角后呈六边形的第二金属辐射片，所述第一金属辐射片的非直角所在的两条边分别与所述第二金属辐射片的一对直角正对；所述第一金属辐射片的尺寸大于所述第二金属辐射片的尺寸。
8.如权利要求7所述的通信天线系统，其特征在于，所述第一基材、第二基材、第一金属辐射片和第二金属辐射片上开有用于铺设分别为所述第一金属辐射片和第二金属辐射片馈电的第一馈线和第二馈线的通孔。
9.如权利要求8所述的通信天线系统，其特征在于，所述第一基材开有第一通孔和第二通孔，所述第一金属辐射片开有第三通孔和第四通孔，所述第二基材开有第五通孔，所述第二金属辐射片开有第六通孔，所述第二馈线穿过彼此正对的第一通孔、第三通孔、第五通孔和第六通孔，所述第一馈线穿过彼此正对的第二通孔和第四通孔。
10.如权利要求8所述的通信天线系统，其特征在于，所述第一基材开有第七通孔，所述第一金属辐射片开有第八通孔，所述第二基材开有第九通孔，所述第二金属辐射片开有第十通孔，所述第一馈线穿过彼此正对的第七通孔和第八通孔，所述第一基材的侧边开有一槽，所述槽从所述第一基材的侧边一直延伸至所述第九通孔正下方，所述第二馈线穿过彼此正对的第九通孔和第十通孔并从所述槽中穿出。
11.如权利要求7至10任一项所述的通信天线系统，其特征在于，所述第一金属辐射片和第二金属辐射片分别由一矩形金属辐射片从一对对角切去两个全等等腰直角三角形后呈六边形。
12.如权利要求7至10任一项所述的通信天线系统，其特征在于，所述90°移相器中的两根馈线其中一根比另一根长1/4波长。
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