CN115347358A - 一种自解耦双极化平面阵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自解耦双极化平面阵，包括介质基板、金属大地基板以及若干金属贴片，所述金属贴片位于所述介质基板的顶端，所述金属大地基板位于所述介质基板的底端，且所述金属贴片、所述介质基板以及所述金属大地基板之间通过若干金属探针贯穿连接，所述金属贴片为十字形金属贴片，且所述金属贴片、所述介质基板以及所述金属大地基板之间贯穿设置有若干金属化过孔，若干金属化过孔对称分布在十字形金属贴片的边缘中间。本发明提出的自解耦双极化平面阵不需要额外的解耦结构或电路，具有结构简单、尺寸小、剖面低、性能影响小、加工方便、有利于天线系统的小型化和集成化等优点。
Description
技术领域
本发明涉及微波通信技术领域，具体来说，涉及一种自解耦双极化平面阵。
背景技术
天线组阵通常是因为传播距离需要天线达到足够的口径或增益。平面天线阵在两个维度上排列天线单元，相对于线阵而言能够实现更灵活的波束扫描、波束赋形及空间利用率，但是天线单元之间的相互影响更加复杂。双极化平面天线阵具备两个极化工作状态，相比于单极化平面阵能够接收或发射两个不同极化方向的信号，具有更好的适应性和稳定性，但是在设计考虑上增加了天线单元相互影响的复杂度，不仅同极化相互影响通道数增加，而且增加了异极化相互影响的设计考虑。然而，当天线单元紧密排列时，单元间的相互影响需要使用解耦技术进行消除，以避免影响天线系统的匹配、效率、方向图、扫描角等，因此需要研究双极化平面阵的解耦技术。
在双极化平面阵中，解耦的情况较为复杂：首先，平面阵中两个单元排列方式可以是水平、垂直或对角方向三种，不同排列方式中单元间的互耦情况不同；其次，双极化工作时，处于不同极化的端口之间也会存在交叉互耦。基于上述情况，双极化天线平面阵的解耦技术需要降低不同排列方向下单元间的互耦和交叉互耦。目前双极化平面阵的解耦技术主要有两种：第一种是利用周期性结构对单元间的表面波或者空间波进行隔断，从而降低互耦、提高交叉隔离，但是存在结构复杂、尺寸或剖面增加、方向图偏转等问题。第二种是引入寄生结构或解耦网络形成新的耦合路径，与原始耦合路径的耦合信号反相抵消来实现解耦效果和高交叉隔离，但是额外的寄生结构会增加天线尺寸，而馈电加入解耦网络会提高系统集成难度。上述两种方式都需要在单元结构之外加入额外的解耦结构或电路，属于非自解耦技术，会带来结构复杂化、尺寸或剖面增加、方向图偏转、系统集成难度增加等问题。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种自解耦双极化平面阵。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种自解耦双极化平面阵，包括介质基板、金属大地基板以及若干金属贴片，所述金属贴片位于所述介质基板的顶端，所述金属大地基板位于所述介质基板的底端，且所述金属贴片、所述介质基板以及所述金属大地基板之间通过若干金属探针贯穿连接，所述金属贴片为十字形金属贴片，且所述金属贴片、所述介质基板以及所述金属大地基板之间贯穿设置有若干金属化过孔，若干金属化过孔对称分布在十字形金属贴片的边缘中间，且每个十字形金属贴片上所具有的金属化过孔数量为每个十字形金属贴片上所具有的金属探针数量的两倍。
其中，每个十字形金属贴片上的金属探针均匀分布在十字形金属贴片相邻的两个边缘侧。
其中，十字形金属贴片一边缘侧的金属探针与该侧边及其对称侧边上的金属化过孔的连线位于十字形金属贴片的垂直对称线上，十字形金属贴片另一边缘侧的金属探针与该侧边及其对称侧边上的金属化过孔的连线位于十字形金属贴片的水平对称线上。
其中，每个十字形金属贴片上具有4个所述金属化过孔和2个所述金属探针，且每个十字形金属贴片与所述介质基板、所述金属大地基板、4个所述金属化过孔和2个所述金属探针构成一个天线单元。
可选的，所述金属贴片的长边长度为0.33λ0-0.37λ0，所述金属贴片的短边长度为0.22λ0-0.26λ0。
可选的，所述金属化过孔的孔径为0.01λ0-0.02λ0。
可选的，每个金属探针与对应的金属贴片边缘最近距离为0.1λ0-0.14λ0。
可选的，所述自解耦双极化平面阵在在水平方向上沿着水平极化端口对齐，在垂直方向上沿着垂直极化端口对齐。
有益效果：
与现有技术相比，本发明提出的自解耦双极化平面阵不需要额外的解耦结构或电路，具有结构简单、尺寸小、剖面低、性能影响小、加工方便、有利于天线系统的小型化和集成化等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种2×2的自解耦双极化平面阵的俯视图；
图2是根据本发明实施例的一种2×2的自解耦双极化平面阵的侧视图。
图中：
1、介质基板；2、金属大地基板；3、金属贴片；4、金属探针；5、金属化过孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的实施例，提供了一种2×2的自解耦双极化平面阵。
如图1-2所示，根据本发明实施例的一种2×2的自解耦双极化平面阵，包括一个介质基板1、一个金属大地基板2以及四个金属贴片3，所述金属贴片3位于所述介质基板1的顶端，所述金属大地基板2位于所述介质基板1的底端，且所述金属贴片3、所述介质基板1以及所述金属大地基板2之间通过八个金属探针4贯穿连接，所述金属贴片3为十字形金属贴片，且所述金属贴片3、所述介质基板1以及所述金属大地基板2之间贯穿设置有十六个金属化过孔5，十六个金属化过孔5对称分布在十字形金属贴片的边缘中间，且每个十字形金属贴片上具有四个所述金属化过孔5和两个所述金属探针4，且每个十字形金属贴片与所述介质基板1、所述金属大地基板2、四个所述金属化过孔5和两个所述金属探针4构成一个天线单元。
此外，每个十字形金属贴片上的金属探针4均匀分布在十字形金属贴片相邻的两个边缘侧，十字形金属贴片一边缘侧的金属探针4与该侧边及其对称侧边上的金属化过孔5的连线位于十字形金属贴片的垂直对称线上，十字形金属贴片另一边缘侧的金属探针4与该侧边及其对称侧边上的金属化过孔5的连线位于十字形金属贴片的水平对称线上。
具体应用时，对于所述金属贴片3、所述金属探针4以及所述金属化过孔5来说，所述金属贴片3的长边长度为0.33λ0-0.37λ0，所述金属贴片3的短边长度为0.22λ0-0.26λ0；每个金属探针4与对应的金属贴片3边缘最近距离为0.1λ0-0.14λ0；所述金属化过孔5的孔径为0.01λ0-0.02λ0；且所述自解耦双极化平面阵在在水平方向上沿着水平极化端口对齐，在垂直方向上沿着垂直极化端口对齐。
当单元工作时，信号从端口馈入，通过两个金属探针4分别激励垂直极化工作的准TM01模，以及水平极化工作的准TM10模，进而形成水平及垂直极化的双极化天线单元。天线单元垂直极化工作时，十字形金属贴片左右边沿的电场呈反向半波分布，左右边沿的金属化过孔5对此电场分布无影响，而左右边沿的磁场将受到金属化过孔5的影响不在呈现标准的同向半波分布；十字形金属贴片上下边沿的电场和磁场受金属化过孔5的影响都不再呈现均匀分布。
天线单元水平极化工作时，与垂直极化工作时类似，只是电磁场的分布与垂直极化工作时旋转了90度。十字形金属贴片的长宽比能够调节天线单元的匹配与带宽。
而受天线单元工作时的电磁场分布影响，双极化平面阵的互耦能够得到有效降低，无需加入额外结构，因此是一种自解耦双极化平面阵。以垂直极化工作去互耦为例，分为同极化H面去互耦，同极化E面去互耦，同极化对角去互耦，不同极化水平面交叉去互耦，不同极化垂直面交叉去互耦，不同极化对角交叉去互耦六种去互耦情形。同极化H面去互耦的原因是金属贴片3左右边沿磁场受到左右边沿金属化过孔5影响不在呈现标准的同向半波分布，而金属贴片3左右边沿的电场分布无影响，因此使得电耦合与磁耦合更加接近，形成电磁混合耦合降低互耦。同极化E面去互耦原因是金属贴片3上下边沿电场和磁场受上下边沿金属化过孔5的影响都不再呈现均匀分布，有助于形成电磁混合耦合从而降低互耦。同极化对角去互耦是金属贴片3左右边沿及上下边沿同时作用，产生的基于电磁混合耦合的去互耦作用。三种不同极化交叉去互耦的原因是基于上述同极化电磁混合耦合互耦削弱后，在交叉极化馈电处感应电场得到了削弱，因此三种不同极化交叉互耦也得到了降低。
由此可见，借助于本发明的上述技术方案，本发明提出的自解耦双极化平面阵不需要额外的解耦结构或电路，具有结构简单、尺寸小、剖面低、性能影响小、加工方便、有利于天线系统的小型化和集成化等优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种自解耦双极化平面阵，包括介质基板、金属大地基板以及若干金属贴片，所述金属贴片位于所述介质基板的顶端，所述金属大地基板位于所述介质基板的底端，且所述金属贴片、所述介质基板以及所述金属大地基板之间通过若干金属探针贯穿连接，其特征在于：所述金属贴片为十字形金属贴片，且所述金属贴片、所述介质基板以及所述金属大地基板之间贯穿设置有若干金属化过孔，若干金属化过孔对称分布在十字形金属贴片的边缘中间，且每个十字形金属贴片上所具有的金属化过孔数量为每个十字形金属贴片上所具有的金属探针数量的两倍。
2.根据权利要求1所述的自解耦双极化平面阵，其特征在于，每个十字形金属贴片上的金属探针均匀分布在十字形金属贴片相邻的两个边缘侧。
3.根据权利要求2所述的自解耦双极化平面阵，其特征在于，十字形金属贴片一边缘侧的金属探针与该侧边及其对称侧边上的金属化过孔的连线位于十字形金属贴片的垂直对称线上。
4.根据权利要求3所述的自解耦双极化平面阵，其特征在于，十字形金属贴片另一边缘侧的金属探针与该侧边及其对称侧边上的金属化过孔的连线位于十字形金属贴片的水平对称线上。
5.根据权利要求1所述的自解耦双极化平面阵，其特征在于，每个十字形金属贴片上具有4个所述金属化过孔和2个所述金属探针，且每个十字形金属贴片与所述介质基板、所述金属大地基板、4个所述金属化过孔和2个所述金属探针构成一个天线单元。
6.根据权利要求1所述的自解耦双极化平面阵，其特征在于，所述金属贴片的长边长度为0.33λ0-0.37λ0，所述金属贴片的短边长度为0.22λ0-0.26λ0。
7.根据权利要求1所述的自解耦双极化平面阵，其特征在于，所述金属化过孔的孔径为0.01λ0-0.02λ0。
8.根据权利要求1所述的自解耦双极化平面阵，其特征在于，每个金属探针与对应的金属贴片边缘最近距离为0.1λ0-0.14λ0。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的自解耦双极化平面阵，其特征在于，所述自解耦双极化平面阵在在水平方向上沿着水平极化端口对齐，在垂直方向上沿着垂直极化端口对齐。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116780210A (zh) * | 2023-08-17 | 2023-09-19 | 南通至晟微电子技术有限公司 | 一种宽波束的紧密排列低互耦贴片天线 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108808233A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-11-13 | 深圳市深大唯同科技有限公司 | 一种高增益宽频带双极化贴片天线 |
| CN109659695A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-04-19 | 东南大学 | 一种刻蚀缺陷地结构的圆极化微带天线阵 |
| CN209948052U (zh) * | 2019-07-22 | 2020-01-14 | 深圳市易探科技有限公司 | 用于移动传感器的双极化微带天线 |
| CN110707426A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-17 | 天津大学 | 一种加载过孔的宽带高增益压缩高次模式双极化差分天线 |
| CN112787084A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-11 | 华南理工大学 | 一种毫米波差分馈电双极化宽波束磁电偶极子天线 |
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2022
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108808233A (zh) * | 2018-06-06 | 2018-11-13 | 深圳市深大唯同科技有限公司 | 一种高增益宽频带双极化贴片天线 |
| CN109659695A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-04-19 | 东南大学 | 一种刻蚀缺陷地结构的圆极化微带天线阵 |
| CN209948052U (zh) * | 2019-07-22 | 2020-01-14 | 深圳市易探科技有限公司 | 用于移动传感器的双极化微带天线 |
| CN110707426A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-17 | 天津大学 | 一种加载过孔的宽带高增益压缩高次模式双极化差分天线 |
| CN112787084A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-11 | 华南理工大学 | 一种毫米波差分馈电双极化宽波束磁电偶极子天线 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116780210A (zh) * | 2023-08-17 | 2023-09-19 | 南通至晟微电子技术有限公司 | 一种宽波束的紧密排列低互耦贴片天线 |
| CN116780210B (zh) * | 2023-08-17 | 2023-11-07 | 南通至晟微电子技术有限公司 | 一种宽波束的紧密排列低互耦贴片天线 |
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