CN109713447A - 一种基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线 - Google Patents

一种基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线 Download PDF

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王卫民
孟令龙
纪锐
刘元安
吴永乐
高锦春
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Abstract

本发明公开一种基于共面波导终端短路耦合馈电的双频双极化天线，包括双端口共面波导耦合馈电结构、辐射贴片、介质基板以及集成馈电结构的金属地板。所述共面波导耦合馈电结构，集成到金属地板上，具有终端短路特点。通过调节天线辐射贴片大小，可以调节双频的谐振频率。本发明天线为平面结构，尺寸小、结构简单、加工方便、加工成本低，且可以通过调节辐射贴片的长度和宽度变成双功能天线，应用范围广。

Description

一种基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线
技术领域
本发明涉及通信领域，更具体地涉及一种基于共面波导终端短路耦合馈电的双波束天线。
背景技术
在军用领域，在高性能飞机、航天器、卫星和导弹的应用中，对内部器件尺寸、重量、成本、性能、安装的简易性以及空气动力特性要求越来越高，因此要求天线具有适应各种环境的特性。在民用领域，随着无线通信技术的发展，在3G、4G发展的基础上，5G技术正在被广泛研究，通信网络的业务量呈现出整体提升，热点聚集的现象。在通信热点地区，采用双波束天线进行扇区裂化实现容量提升有着比较明显的优势，因此近几年双波束天线已经作为新的高端天线产品被应用在军用及民用产品上。目前，由于漏波天线的馈电网络简单且具有高增益，双波束设计主要采用漏波天线。但是为了产生双波束，漏波天线大多采用多层介质、立体结构，具有体积大、结构复杂等缺点。为减少天线体积，微带天线在现代通信系统中得到了广泛的应用。然而，这些天线都是在最基本的TM10模式下运行的，容易产生的是宽边波束。不利于一些场景的应用。
双极化天线最初是用来为一个频带提供两条通信通道的，但是随着通信事业的发展，双极化天线应用越来越广泛，双极化天线的应用有以下几类：频率复用、收发一体化、极化分集。双极化天线能接收电磁波中的全部极化信息，具有很强的抗干扰、提高系统灵敏度以及构成变极化系统等能力。双频天线对于移动通信基站天线具有很强的优越性，因为它可以有效减少基站天线单元的数量和占地面积。在实际应用中往往需要能够在多个频段工作的天线，如通信电台的收发共用天线，调频工作的雷达和通信设备及某些频率捷变天线等。
双频天线对于移动通信基站天线具有很强的优越性，因为它可以有效减少基站天线单元的数量和占地面积。在实际应用中往往需要能够在多个频段工作的天线，如通信电台的收发共用天线，调频工作的雷达和通信设备及某些频率捷变天线等。双频双极化偶极子贴片天线集合了双频天线和双极化天线的优点，不仅能够大幅度提高天线的性能，而且在很大程度上能降低系统成本，因此受到了广大研究人员的重视。虽然双频双极化天线具有诸多优点，但是其设计实现难度很大，不仅要求实现双极化，还要在每个极化方向上实现双频功能；每个工作频带内不仅要实现良好的阻抗匹配，还有具有宽频带特征，除此以外还要确保各端口之间具有良好的隔离度指标。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明提供一种基于共面波导终端短路耦合馈电的双频双极化天线，能够实现尺寸小、结构简单、加工方便、加工成本低等特征，且可以通过调节天线的结构尺寸在任意频段内使用产生谐振，应用范围广。
本发明基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线，包括介质基板、馈电结构、辐射贴片与金属接地板；介质基板上设计有馈电结构，底面贴有金属接地板。
其中，馈电结构为沿平面坐标系x轴正方向设计的两条馈电缝隙，以及沿y轴负方向设计的两条馈电缝隙；沿x轴的两条馈电缝隙的一端以及沿y轴的两条馈电缝隙的一端在馈电结构相邻两边处分别形成馈电端口与馈电端口；沿x轴的两条馈电缝隙的另一端以及沿y轴的两条馈电缝隙的另一端，分别与介质基板上表面中心位置设置的辐射贴片相邻两边相接。
上述辐射贴片的尺寸需小于金属接地板尺寸，可设计为长方形或正方形。
本发明的优点在于：
1、本发明基于共面波导终端短路耦合馈电的双频双极化天线，馈电结构采用了共面波导终端短路耦合馈电结构，设计简单，易于集成。
2、本发明基于共面波导终端短路耦合馈电的双频双极化天线，可以通过改变接地板的大小，可以让天线的双波束特性变成双向辐射特性。
3、本发明基于共面波导终端短路耦合馈电的双频双极化天线，性能良好、结构简单、加工方便、加工成本低，通过终端短路耦合馈电结构，可在辐射贴片产生TM20或者TM02高次模。
4、本发明的基于共面波导终端短路耦合馈电的双频双极化天线，采用单层介质基板，具有低剖面特点。
5、本发明的基于共面波导终端短路耦合馈电的双频双极化天线，可以通过调节馈电结构很容易实现阻抗匹配。
6、通过调节天线辐射贴片长度和宽带，当两者尺寸不相同的时候，可以产生不同的谐振频率并且极化方式相互垂直。
附图说明
图1是本发明基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线整体图；
图2是本发明基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线中辐射贴片是正方形时仿真S参数变化曲线；
图3是本发明基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线中端口1激励时仿真辐射5.16GHz时xoz面的方向图；
图4是本发明基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线中端口1激励时仿真辐射5.16GHz时xoy面的方向图；
图5是本发明基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线中端口1激励时仿真辐射5.95GHz时xoz面的方向图；
图6是本发明基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线中端口1激励时仿真辐射5.95GHz时yoz面的方向图；
图7是本发明基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线中端口2激励时候的仿真辐射5.16GHz时yoz面的方向图；
图8是本发明基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线中端口2激励时候的仿真辐射5.16GHz时xoy面的方向图；
图9是本发明基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线中端口2激励时候的仿真辐射5.95GHz时xoz面的方向图；
图10是本发明基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线中端口2激励时候的仿真辐射5.95GHz时xoz面的方向图；
图11是本发明基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线中辐射贴片是矩形时仿真S参数变化曲线：
图12是本发明基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线中端口1激励时辐射5.19GHz时xoz面的方向图；
图13是本发明基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线中端口1激励时辐射5.19GHz时xoy面的方向图；
图14是本发明一种基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线中端口2激励时辐射5.8GHz时yoz面的方向图；
图15是本发明一种基于共面波导终端短路耦合馈电中双极化天线端口2激励时的辐射5.8GHz时xoy面的方向图。
图中：
1-介质基板 2-馈电结构 3-辐射贴片
4-金属接地板
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明一种基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线，包括介质基板1、馈电结构2、辐射贴片3与金属接地板4。
所述介质基板1为单层介质基板，尺寸为66.4×66.4×1mm3，板材为TLF-35A，介电常数3.42，介质损耗0.0022。因此本发明双极化天线具有低剖面特点。介质基板1上设计有馈电结构2，底面贴有金属接地板4。
所述馈电结构2采用正交模式设计，可以有效的提高隔离度。馈电结构2为沿平面坐标系x轴正方向设计的两条馈电缝隙，以及沿y轴负方向设计的两条馈电缝隙；且沿x轴的两条馈电缝隙的中线与沿y轴的两条馈点缝隙的中线可交于介质基板的中心。沿x轴的两条馈电缝隙的一端以及沿y轴的两条馈电缝隙的一端在馈电结构相邻两边处分别形成馈电端口2与馈电端口2。沿x轴的两条馈电缝隙的另一端以及沿y轴的两条馈电缝隙的另一端，分别与介质基板1上表面中心位置设置的辐射贴片3相邻两边相接；当不同馈电端口馈电时，可在辐射贴片3上产生TM20或者TM02模。由此形成双端口共面波导耦合馈电结构，具有终端短路的特点。上述馈电结构2与通过地平面的SMA接头同轴探针相连。
所述辐射贴片3的尺寸需小于金属接地板尺寸，可设计为长方形或正方形；当辐射贴片3是正方形的时候，可以产生双频双极化特性，当辐射贴片3是长方形的时候，可以激励出不同的频率，形成不同频率极化方式相互垂直的双功能天线。
本发明中当辐射贴片3是正方形时，设计正方形辐射贴片3尺寸为30.4×30.4mm；且沿x轴与y轴设计的馈电缝隙宽度为0.2mm，长度是27mm；如图2～10所示，为正方形辐射贴片3仿真S参数变化曲线，此时辐射贴片3可以产生双频双极化特性。当辐射贴片3是矩形时，设计矩形辐射贴片3尺寸为30.25×26.94mm；且沿x轴与y轴设计的馈电缝隙宽度为0.15mm，长度是27mm。如图11～15所示，为矩形辐射贴片3仿真S参数变化曲线，辐射贴片3可以激励出不同的频率，形成不同频率极化方式相互垂直的双功能天线。
本发明天线可以在第一谐振点产生双波束辐射特性，且通过调节金属地面的大小，可以让第一谐振频率辐射特性由原来的双波束辐射特点变成双向辐射的特性。

Claims (10)

1.一种基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线，包括介质基板、馈电结构、辐射贴片与金属接地板；介质基板上设计有馈电结构，底面贴有金属接地板；其特征在于：馈电结构为沿平面坐标系x轴正方向设计的两条馈电缝隙，以及沿y轴负方向设计的两条馈电缝隙；沿x轴的两条馈电缝隙的一端以及沿y轴的两条馈电缝隙的一端在馈电结构相邻两边处分别形成馈电端口与馈电端口；沿x轴的两条馈电缝隙的另一端以及沿y轴的两条馈电缝隙的另一端，分别与介质基板上表面中心位置设置的辐射贴片相邻两边相接；
上述辐射贴片的尺寸需小于金属接地板尺寸，可设计为长方形或正方形。
2.如权利要求1所述一种基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线，其特征在于：第一谐振频点产生双波束特性，通过改变接地板的大小，使双波束特性变成双向辐射特性。
3.如权利要求1所述一种基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线，其特征在于:介质基板为单层介质基板，尺寸为66.4×66.4×1mm3，板材为TLF-35A，介电常数3.42，介质损耗0.0022。
4.如权利要求1所述一种基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线，其特征在于:沿x轴的两条馈电缝隙的中线与沿y轴的两条馈电缝隙的中线可交于介质基板的中心，并且缝隙终端短路。
5.如权利要求1所述一种基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线，其特征在于:辐射贴片是正方形时，设计正方形辐射贴片尺寸为30.4×30.4mm；且沿x轴与y轴设计的馈电缝隙宽度为0.2mm，长度是27mm。
6.如权利5所述一种基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线，其特性在于：具有双频特性，并且在每个谐振点处都具有双极化特性。
7.如权利要求1所述一种基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线，其特征在于:辐射贴片是矩形时，设计矩形辐射贴片尺寸为30.25×26.94mm；且沿x轴与y轴设计的馈电缝隙宽度为0.15mm，长度是27mm。
8.如权利要求7所述具有双功能特性，并在不同的谐振点天线的极化方式相互垂直，两个端口隔离度为S21＜-25dB。
9.如权利要求7所述一种基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线，其特征在于：两个谐振频点处，天线都具有双波束辐射特性。
10.如权利要求7所述一种基于共面波导终端短路耦合馈电的双极化天线，其特征在于：产生高次模TM02模或TM20模，抑制其它模式的产生。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110739533A (zh) * 2019-11-18 2020-01-31 深圳市易探科技有限公司 一种双面板双极化的天线
CN111916892A (zh) * 2020-07-07 2020-11-10 深圳市信维通信股份有限公司 5g毫米波双极化天线单元、天线阵列及终端设备
CN112821069A (zh) * 2021-01-04 2021-05-18 武汉虹信科技发展有限责任公司 贴片辐射单元及基站天线
CN113937467A (zh) * 2021-11-19 2022-01-14 重庆大学 利用共面终端实现贴片天线宽带工作的方法
CN113937462A (zh) * 2020-06-29 2022-01-14 华为技术有限公司 一种电子设备
CN114094335A (zh) * 2021-11-02 2022-02-25 西安电子科技大学 双端口自隔离天线系统
CN116454606A (zh) * 2023-03-31 2023-07-18 荣耀终端有限公司 一种天线结构及电子设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5898405A (en) * 1994-12-27 1999-04-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Omnidirectional antenna formed one or two antenna elements symmetrically to a ground conductor
CN104269616A (zh) * 2014-09-17 2015-01-07 电子科技大学 移动应用中工作于高次模的矩形微带天线
CN104269617A (zh) * 2014-09-19 2015-01-07 电子科技大学 一种平面型的双极化uwb-mimo天线
CN104393416A (zh) * 2014-11-21 2015-03-04 北京邮电大学 一种用于双频毫米波系统的平面天线
CN106602234A (zh) * 2016-12-09 2017-04-26 厦门大学 带左手馈电耦合控制的双端口mimo共面波导天线

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5898405A (en) * 1994-12-27 1999-04-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Omnidirectional antenna formed one or two antenna elements symmetrically to a ground conductor
CN104269616A (zh) * 2014-09-17 2015-01-07 电子科技大学 移动应用中工作于高次模的矩形微带天线
CN104269617A (zh) * 2014-09-19 2015-01-07 电子科技大学 一种平面型的双极化uwb-mimo天线
CN104393416A (zh) * 2014-11-21 2015-03-04 北京邮电大学 一种用于双频毫米波系统的平面天线
CN106602234A (zh) * 2016-12-09 2017-04-26 厦门大学 带左手馈电耦合控制的双端口mimo共面波导天线

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
D.H. CHOI等: "Dual-band and dual-polarised microstrip antenna", 《ELECTRONICS LETTERS》 *
NAN ZHAO等: "CPW-Fed Dual-Band MIMO Antenna with Common Radiating Element", 《PROGRESS IN ELECTROMAGNETICS RESEARCH LETTERS》 *
YE KUANG等: "A Novel Textile Dual-polarized Antenna Potentially Used in Body-centric System", 《2016 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON RFID TECHNOLOGY AND APPLICATIONS》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110739533A (zh) * 2019-11-18 2020-01-31 深圳市易探科技有限公司 一种双面板双极化的天线
CN113937462A (zh) * 2020-06-29 2022-01-14 华为技术有限公司 一种电子设备
CN111916892A (zh) * 2020-07-07 2020-11-10 深圳市信维通信股份有限公司 5g毫米波双极化天线单元、天线阵列及终端设备
CN112821069A (zh) * 2021-01-04 2021-05-18 武汉虹信科技发展有限责任公司 贴片辐射单元及基站天线
CN114094335A (zh) * 2021-11-02 2022-02-25 西安电子科技大学 双端口自隔离天线系统
CN113937467A (zh) * 2021-11-19 2022-01-14 重庆大学 利用共面终端实现贴片天线宽带工作的方法
CN116454606A (zh) * 2023-03-31 2023-07-18 荣耀终端有限公司 一种天线结构及电子设备

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