CN110504534A - 一种双极化天线 - Google Patents
一种双极化天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110504534A CN110504534A CN201910725519.9A CN201910725519A CN110504534A CN 110504534 A CN110504534 A CN 110504534A CN 201910725519 A CN201910725519 A CN 201910725519A CN 110504534 A CN110504534 A CN 110504534A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- patch
- dual polarized
- polarized antenna
- switch
- antenna according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 27
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000024241 parasitism Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
- H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种双极化天线，其特征在于，天线包括：介质基板；所述介质基板的上表面覆着有辐射贴片，下表面覆着有金属地平面；辐射贴片；所述辐射贴片包含有寄生贴片、驱动贴片；金属地平面；馈电端口；所述馈电端口与所述驱动贴片通过探针连接。本天线采用在微带天线设置正交辐射模和在辐射贴片加载可变电容的技术手段既实现了双极化性能又实现方向图可重构性能，具有较高的实用性，还具有剖面低，可操作性强的特点。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种双极化天线。
背景技术
目前，实现双极化的方法主要是利用交叉偶极子的天线形式来实现；该类型天线的结构主要由两个空间正交放置的半波偶极子组成。空间的正交放置可使得两个半波偶极子的极化呈现正交的关系，进而实现双极化。然而，半波偶极子的辐射方向图是双向的。为了实现定向辐射，往往需要在两个半波偶极子的背面放置一块金属反射板来对背面的辐射能量进行反射，从而实现定向辐射。通常，金属反射板与半波偶极子之间的距离需要是半个工作波长，这就导致了利用这类型天线实现双极化会存在高剖面的问题，限制了该类天线在某些应用中的使用。
再者，实现方向图可重构的方法主要是利用相控阵天线来实现天线方向图的变化。其基本原理是通过给各个阵元以不同的馈电幅度和馈电相位，使其空间辐射场的叠加发生变化进而改变其方向图的方向。但是这相控阵天线需要庞大的移相器单元来提供不同的馈电幅度和馈电相位，这大大增加了天线系统的体积和重量，限制了其在某些便携式设备商用场景中的应用。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种双极化天线，双极化、剖面低；方向图可重构、体积小、可操作性强。
本发明所采用的技术方案是：
第一方面，本发明提供一种双极化天线，所述天线包括：介质基板；所述介质基板的上表面覆着有辐射贴片，下表面覆着有金属地平面；辐射贴片；所述辐射贴片包含有寄生贴片、驱动贴片；金属地平面；馈电端口；所述馈电端口与所述驱动贴片通过探针连接。
进一步地，所述驱动贴片设置有正交辐射模。
进一步地，所述寄生贴片设置有环型槽。
进一步地，所述环型槽的形状为圆环型、方环型。
进一步地，所述环型槽连接的中间位置加载可变电容和射频开关。
进一步地，所述射频开关为直流偏压控制的射频开关，或机械控制的射频开关。
进一步地，所述射频开关为开关二极管、微机电开关或其他通过外加直流电压或电流控制的射频开关。
进一步地，所述可变电容为变容二极管、微机电可变电容或其他形式的可通过电压变化控制电容值的可调电容。
进一步地，所述天线通过双端口馈电，所述双端口分别为两种正交的线极化工作模式馈电，使得所述天线能够分别实现两种正交线极化。
本发明的有益效果是：
本天线采用在微带天线设置正交辐射模和在辐射贴片加载可变电容的技术手段既实现了双极化性能又实现方向图可重构性能，具有较高的实用性，还具有剖面低、体积小、可操作性强的特点。
附图说明
图1是本发明一种天线设计实施例的结构图；
图2是本发明一种天线设计实施例的天线单元的结构图。
图3-图12是本发明一种天线设计实施例在不同状态下的辐射方向图；
图13-图17是本发明一种天线设计实施例在不同状态下S参数的测试仿真图；
图18-图23是本发明一种天线设计实施例在不同状态下的不同平面的方向图。
附图标记说明
10：介质基板；
20：第一馈电端口；
30：第二馈电端口；
40：金属地平面；
50：辐射贴片；
60：可变电容；
61：第一变容二极管；
62：第二变容二极管；
63：第三变容二极管；
64：第四变容二极管；
70：环型槽；
80：驱动贴片；
90：寄生贴片。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
参见图1，其示出了一种双极化天线的实施例的结构图，本发明微带贴片天线印刷在FR4介质基板20上，介质基板10的上表面覆着有辐射贴片50，下表面覆着有金属地平面40，材质为铜。辐射贴片包括：驱动贴片、寄生贴片。本贴片天线具有两个馈电端口，与驱动贴片通过探针连接，分别为第一馈电端口20、第二馈电端口30。
参见图2，其示出了一种双极化天线的实施例的天线单元的结构图，天线单元结构分为驱动贴片80和寄生贴片90，寄生贴片90环绕在驱动贴片80周围。驱动贴片80和寄生贴片90形状均为方形金属贴片。驱动贴片80表面设置有两个正交辐射模，通过探针与两个馈电端口连接，用于激励微带贴片天线的TM10和TM01辐射模式，实现双极化功能；寄生贴片90设置有环型槽70，环型槽70连接的中间位置加载可变电容60和射频开关。射频开关可设置为直流偏压控制的射频开关，或机械控制的射频开关。射频开关可设置为开关二极管或者微机电开关，或其他通过外加直流电压或电流控制的射频开关。可变电容60可设置为变容二极管、微机电可变电容或其他形式的可通过电压变化控制电容值的可调电容。
通过射频开关调节可变电容对应的容值，可以实现不同的辐射方向图。
参见图2，可变电容60选取为变容二极管，分别设置寄生贴片上的可变电容60为第一变容二极管61，第二变容二极管62，第三变容二极管63，第四变容二极管64。调整变容二极管的电容值可以实现不同辐射方向的辐射方向图。
图3和图4是第一变容二极管61容值设置为2.6pF，第二变容二极管62容值设置为2.4pF，第三变容二极管63容值设置为2pF，第四变容二极管64容值设置为2pF时，第一馈电端口30和第二馈电端口40所实现的辐射方向图，称为第一状态。
图5和图6是第一变容二极管61容值设置为2.4pF，第二变容二极管62容值设置为2pF，第三变容二极管63容值设置为3pF，第四变容二极管64容值设置为0.5pF时，第一馈电端口30和第二馈电端口40所实现的辐射方向图，称为第二状态。
图7和图8是第一变容二极管61容值设置为3pF，第二变容二极管62容值设置为0.5pF，第三变容二极管63容值设置为2.4pF，第四变容二极管64容值设置为2pF时，第一馈电端口30和第二馈电端口40所实现的辐射方向图，称为第三状态。
图9和图10是第一变容二极管61容值设置为2.4pF，第二变容二极管62容值设置为2pF，第三变容二极管63容值设置为0.5pF，第四变容二极管64容值设置为3pF时，第一馈电端口30和第二馈电端口40所实现的辐射方向图，称为第四状态。
图11和图12是第一变容二极管61容值设置为2pF，第二变容二极管62容值设置为2.6pF，第三变容二极管63容值设置为2pF，第四变容二极管64容值设置为2pF时，第一馈电端口30和第二馈电端口40所实现的辐射方向图，称为第五状态。
由图3-图12可知，调节第一变容二极管61、第二变容二极管62、第三变容二极管63、第四变容二极管64所对应的电容值，使得第一馈电端口30和第二馈电端口40实现的辐射方向图的辐射方向和波瓣宽度均发生了改变，从而实现了方向图重构。
图13是第一状态的S参数仿真图，图14是第二状态的S参数仿真图，图15是第三状态的S参数仿真图，图16是第四状态的S参数仿真图，图17是第五状态的S参数仿真图。
仿真结果表明：所测微带天线在第一状态、第二状态、第三状态、第四状态、第五状态下两馈电端口的S参数值在2.35-2.5GHz频段内的值均在-10dB以下，阻抗匹配状况良好。
图18-19是第一状态在xoz平面和yoz平面的方向图，图20是第二状态在xoz平面的方向图，图21是第三状态在yoz平面的方向图，图22是第四状态在xoz平面的方向图，图23是第五状态在yoz平面的方向图。
仿真结果表明：所测微带天线在第一状态、第二状态、第三状态、第四状态、第五状态下在工作频段内辐射的最大方向不同，实现了方向图可重构。
上述实施例展示的双极化天线具有较高的实用性、剖面低、体积小、可操作性强的特点，通过在微带天线设置正交辐射模和在辐射贴片加载可变电容的技术手段既实现了双极化性能又实现方向图可重构性能。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (9)
1.一种双极化天线，其特征在于，所述天线包括：
介质基板；所述介质基板的上表面覆着有辐射贴片，下表面覆着有金属地平面；
辐射贴片；所述辐射贴片包含有寄生贴片、驱动贴片；
金属地平面；
馈电端口；所述馈电端口与所述驱动贴片通过探针连接。
2.根据权利要求1所述的双极化天线，其特征在于，所述驱动贴片设置有正交辐射模。
3.根据权利要求1所述的双极化天线，其特征在于，所述寄生贴片设置有环型槽。
4.根据权利要求3所述的双极化天线，其特征在于，所述环型槽的形状为圆环型、方环型。
5.根据权利要求3或4所述的双极化天线，其特征在于，所述环型槽连接的中间位置加载可变电容和射频开关。
6.根据权利要求5所述的双极化天线，其特征在于，所述射频开关为直流偏压控制的射频开关或机械控制的射频开关。
7.根据权利要求5所述的双极化天线，其特征在于，所述射频开关为开关二极管、微机电开关或其他通过外加直流电压或电流控制的射频开关。
8.根据权利要求5所述的双极化天线，其特征在于，所述可变电容为变容二极管、微机电可变电容或其他形式的可通过电压变化控制电容值的可调电容。
9.根据权利要求1所述的双极化天线，其特征在于，所述天线通过双端口馈电，所述双端口分别为两种正交的线极化工作模式馈电，使得所述天线能够分别实现两种正交线极化。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910725519.9A CN110504534A (zh) | 2019-08-07 | 2019-08-07 | 一种双极化天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910725519.9A CN110504534A (zh) | 2019-08-07 | 2019-08-07 | 一种双极化天线 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110504534A true CN110504534A (zh) | 2019-11-26 |
Family
ID=68587920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910725519.9A Pending CN110504534A (zh) | 2019-08-07 | 2019-08-07 | 一种双极化天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110504534A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050285795A1 (en) * | 2003-01-24 | 2005-12-29 | Carles Puente Baliarda | Broadside high-directivity microstrip patch antennas |
| CN103703620A (zh) * | 2013-08-26 | 2014-04-02 | 华为技术有限公司 | 宽带双极化阵列天线及基站 |
| WO2016041504A1 (zh) * | 2014-09-19 | 2016-03-24 | 华为技术有限公司 | 一种贴片天线 |
| CN205159503U (zh) * | 2015-11-26 | 2016-04-13 | 江苏省电力公司南京供电公司 | 一种电可调波束方向和波束宽度的微带天线 |
| CN106410416A (zh) * | 2015-07-31 | 2017-02-15 | 南京理工大学 | 基于变容二极管的频率和极化可重构微带天线 |
| CN109361053A (zh) * | 2018-08-17 | 2019-02-19 | 西安电子科技大学 | 基于双极化Van Atta阵列的低RCS微带天线 |
| CN109390699A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-02-26 | 华南理工大学 | 一种基于可重构寄生单元的小型波束可控贴片天线 |
| CN109830802A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-05-31 | 南通至晟微电子技术有限公司 | 一种毫米波双极化贴片天线 |
-
2019
- 2019-08-07 CN CN201910725519.9A patent/CN110504534A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050285795A1 (en) * | 2003-01-24 | 2005-12-29 | Carles Puente Baliarda | Broadside high-directivity microstrip patch antennas |
| CN103703620A (zh) * | 2013-08-26 | 2014-04-02 | 华为技术有限公司 | 宽带双极化阵列天线及基站 |
| WO2016041504A1 (zh) * | 2014-09-19 | 2016-03-24 | 华为技术有限公司 | 一种贴片天线 |
| CN106410416A (zh) * | 2015-07-31 | 2017-02-15 | 南京理工大学 | 基于变容二极管的频率和极化可重构微带天线 |
| CN205159503U (zh) * | 2015-11-26 | 2016-04-13 | 江苏省电力公司南京供电公司 | 一种电可调波束方向和波束宽度的微带天线 |
| CN109361053A (zh) * | 2018-08-17 | 2019-02-19 | 西安电子科技大学 | 基于双极化Van Atta阵列的低RCS微带天线 |
| CN109390699A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-02-26 | 华南理工大学 | 一种基于可重构寄生单元的小型波束可控贴片天线 |
| CN109830802A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-05-31 | 南通至晟微电子技术有限公司 | 一种毫米波双极化贴片天线 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| VIKAS V. KHAIRNAR等: "A reconfigurable microstrip cross parasitic patch antenna with two-dimensional beam scanning capability", 2016 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCED NETWORKS AND TELECOMMUNICATIONS SYSTEMS, 15 June 2017 (2017-06-15), pages 2 - 3 * |
| 徐超龙;邓星成;: "一种新型的宽带方向图可重构天线", 电子产品世界, no. 01, 4 January 2017 (2017-01-04) * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108023178B (zh) | 一种方向图可重构天线及其相控阵 | |
| Gu et al. | Dual-band electronically beam-switched antenna using slot active frequency selective surface | |
| CN113782980B (zh) | 可调控电磁阵元及智能表面 | |
| CN110518338A (zh) | 一种频率与极化可重构的宽带天线 | |
| Zhong et al. | A dual-fed aperture-coupled microstrip antenna with polarization diversity | |
| Yang et al. | Printed inverted-F antenna with reconfigurable pattern and polarization | |
| CN109462018B (zh) | 单馈源增益可控多赋形波束宽带圆极化毫米波透射阵天线 | |
| Khairnar et al. | A reconfigurable parasitic antenna with continuous beam scanning capability in H-plane | |
| CN111262028A (zh) | 一种基于改进l形探针馈电结构的新型透射式相控阵天线 | |
| Isa et al. | Reconfigurable Pattern Patch Antenna for Mid-Band 5G: A Review. | |
| Wang et al. | Composite right-/left-handed-based, compact, low-profile, and multifunctional antennas for 5G applications | |
| CN103296398B (zh) | 方向图可重构的微带天线 | |
| CN113036415B (zh) | 一种圆极化波束电扫描反射阵天线 | |
| Zhong et al. | A 1-bit, low-complexity, 20× 20-element electronically reconfigurable reflectarray antenna | |
| Pal et al. | Low-profile steerable loop antenna with capacitively coupled feeds | |
| CN110504534A (zh) | 一种双极化天线 | |
| CN111146598A (zh) | 一种基于有源频率选择表面的电控波束扫描天线 | |
| Lee et al. | A dual-polarized reconfigurable reflectarray antenna based on a symmetrically rotated sub-array | |
| Khairnar et al. | A parasitic antenna with independent pattern, beamwidth and polarization reconfigurability | |
| Hu et al. | A two-dimensional beam-switchable patch array antenna with polarization-diversity for 5G applications | |
| CN210692751U (zh) | 一种双极化天线 | |
| Ikram et al. | A millimeter-wave connected antenna array for 5G applications | |
| Mudda et al. | Frequency reconfigurable ultra-wide band MIMO antenna for 4G/5G portable devices applications | |
| Ji et al. | One-dimensional beam-steering Fabry–Perot cavity (FPC) antenna with a reconfigurable superstrate | |
| Sharbati et al. | Reconfigurable Two Port Antenna With Dual Polarization Based on Liquid Metal Switching Device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |