CN117832879A - 一种宽带双圆极化天线单元以及天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽带双圆极化天线单元以及天线，包括第一方形贴片天线、第二方形贴片天线、介质层、馈电馈网以及金属柱，第一方形贴片天线设置在介质层的顶部，第二方形贴片天线设置在介质层的底部，第二方形贴片天线通过金属柱与馈电馈网连接；第一方形贴片天线形成高次模，第二方形贴片天线辐射不同极化的电磁波，第一方形贴片天线和第二方形贴片天线之间进行相互作用，形成双谐振，扩宽天线带宽，连接第二方形贴片天线的金属柱与第二方形贴片天线以及第一方形贴片天线形成环路谐振，扩宽天线带宽，通过馈电馈网对方形贴片天线进行等幅反相馈电，拓宽天线的工作带宽。本发明实施例可广泛应用于微波天线技术领域。

Description

一种宽带双圆极化天线单元以及天线

技术领域

本发明涉及微波天线技术领域，尤其涉及一种宽带双圆极化天线单元以及天线。

背景技术

天线作为发送和接收无线电波的基本装置，是进行无线通信以及建立无线通信系统必不可少的组成部分。在实际的应用中，天线分为线极化天线和圆极化天线两种，其中，由于圆极化天线良好的抗多径效应和抗干扰能力，圆极化天线常常应用于车载通信系统、机载以及卫星通信中。

现有的圆极化阵列天线通常基于微带线结构制作，天线的结构简单，制作难度较低，但在实际应用中，常见的圆极化阵列天线的阻抗带宽较窄，而轴比带宽相较于阻抗带宽更窄天线的扫描角度也较小，处理频段较低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种宽带双圆极化天线单元以及天线，扩宽天线的阻抗带宽和轴比带宽。

第一方面，本发明实施例提供了一种宽带双圆极化天线单元，包括第一方形贴片天线、第二方形贴片天线、介质层，馈电馈网以及金属柱；其中，

所述介质层的顶部连接所述第一方形贴片天线，所述介质层的底部连接所述第二方形贴片天线；

所述第一方形贴片天线设置于所述介质层的顶部，用于形成高次模，并与所述第二方形贴片天线形成双谐振；

所述第二方形贴片天线设置于所述介质层的底部，用于辐射不同极化的电磁波；

所述金属柱的一端连接所述第二方形贴片天线，所述金属柱的另一端连接所述馈电馈网，所述金属柱包括第一金属柱、第二金属柱、第三金属柱以及第四金属柱；

所述馈电馈网连接所述金属柱的另一端，用于输出天线信号。

可选地，所述第一方形贴片天线设置有十字缝隙，所述第二方形贴片天线设置有圆环缝隙，所述十字缝隙的中心与所述第一方形贴片天线的中心重合，所述圆环缝隙的中心与所述第二方形贴片天线的中心重合，所述十字缝隙的中心与所述圆环缝隙的中心处于同一轴。

可选地，所述馈电馈网包括第一功分器以及第二功分器，所述第一功分器的输出端与所述第二功分器的输出端相向设置，所述第一功分器与所述第二功分器沿所述馈电馈网的对角线设置。

可选地，所述馈电馈网还包括若干个馈点，若干个所述馈点设置在所述第一功分器的输出端，若干个所述馈点设置在所述第二功分器的输出端。

可选地，所述输出端包括第一输出端和第二输出端；其中，

所述第一输出端通过对微带线进行单次弯折得到，用于输出所述天线信号；

所述第二输出端通过对所述微带线进行多次弯折得到，用于输出所述天线信号。

可选地，所述天线单元还包括天线馈电探针，所述天线馈电探针的一端通过第一金属过孔连接所述第二方形贴片天线，所述天线馈电探针的另一端连接所述馈电馈网的馈点；其中，所述第一金属过孔设置于所述第二方形贴片天线的边的中点处。

另一方面，本发明实施例提供了一种宽带双圆极化天线，包括天线模块以及垂直过渡模块；其中，

所述天线模块包括上述的天线单元，设置于所述垂直过渡模块的顶部，用于产生圆极化电磁波；

所述垂直过渡模块的顶部连接所述天线模块，所述垂直过渡模块的底部连接处理芯片的通道引脚，用于传输天线信号。

可选地，所述天线模块包括第一天线单元、第二天线单元、第三天线单元以及第四天线单元；所述第一天线单元、所述第二天线单元、所述第三天线单元以及所述第四天线单元旋转排列；其中，所述旋转包括顺时针旋转或逆时针旋转中的任意一种。

可选地，所述天线模块还包括若干个天线屏蔽过孔，所述天线屏蔽过孔均匀设置于所述第一天线单元、所述第二天线单元、所述第三天线单元以及所述第四天线单元之间。

可选地，所述垂直过渡模块还包括第二金属过孔和若干个第三金属过孔；所述第二金属过孔的一端连接所述天线模块的输入端，所述第二金属过孔的另一端连接所述TR芯片通道引脚，若干个所述第三金属过孔围绕所述第二金属过孔环形设置。

实施本发明实施例包括以下有益效果：本实施例包括第一方形贴片天线、第二方形贴片天线、介质层、馈电馈网以及金属柱，第一方形贴片天线设置在介质层的顶部，第二方形贴片天线设置在介质层的底部，第二方形贴片天线通过金属柱与馈电馈网连接；第一方形贴片天线形成高次模，第二方形贴片天线辐射不同极化的电磁波，第一方形贴片天线和第二方形贴片天线之间进行相互作用，形成双谐振，扩宽天线带宽，连接第二方形贴片天线的金属柱与第二方形贴片天线以及第一方形贴片天线形成环路谐振，扩宽天线带宽，通过馈电馈网对方形贴片天线进行等幅反相馈电，拓宽天线的工作带宽。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种宽带双圆极化天线单元的结构框图；

图2是本发明实施例提供的一种宽带双圆极化天线单元中方形贴片天线的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种宽带双圆极化天线单元中馈点馈网的示意图；

图4是本发明实施例提供的一种宽带双圆极化天线的结构框图；

图5是本发明实施例提供的一种宽带双圆极化天线中垂直过渡结构的示意图；

图6是本发明实施例提供的一种宽带双圆极化天线的驻波仿真结果图；

图7是本发明实施例提供的一种宽带双圆极化天线在60度扫描角的有源驻波仿真结果图；

图8是本发明实施例提供的一种宽带双圆极化天线的轴比仿真结果图；

图9是本发明实施例提供的一种宽带双圆极化天线单元未加反相馈电的端口隔离度的仿真结果图；

图10是本发明实施例提供的一种宽带双圆极化天线单元增加反相馈电的端口隔离度的仿真结果图；

其中，31、第一方形贴片天线；32、第二方形贴片天线；33、介质层；34、馈电馈网；35、金属柱；36、天线馈电探针；41、第一功分器；42、第二功分器；43、输入端；44、第一输出端；45、第二输出端；46、馈点；51、天线模块；52、垂直过渡模块；53、第二金属过孔；54、第三金属过孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。

在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二\第三”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

除非另有定义，本发明实施例所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明实施例中所使用的术语只是为了描述本发明实施例的目的，不是旨在限制本发明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种宽带双圆极化天线单元，包括第一方形贴片天线、第二方形贴片天线、介质层，馈电馈网以及金属柱；其中，

介质层的顶部连接第一方形贴片天线，介质层的底部连接第二方形贴片天线；

第一方形贴片天线设置于介质层的顶部，用于形成高次模，并与第二方形贴片天线形成双谐振；

第二方形贴片天线设置于介质层的底部，用于辐射不同极化的电磁波；

金属柱的一端连接第二方形贴片天线，金属柱的另一端连接馈电馈网，所属柱包括第一金属柱、第二金属柱、第三金属柱以及第四金属柱；

馈电馈网连接金属柱的另一端，用于输出天线信号。

具体地，贴片天线通常由金属制成，且具有多种形状，例如，规则的矩形、圆形或者圆环形，也可以窄长条的振子；而在本实施例中，天线单元采用双层的方形辐射贴片的结构，第一方形贴片天线和第二方形贴片天线根据处理器发送的天线电信号产生Ku频段的电磁波，并通过第一方形贴片天线和第二方形贴片天线之间的相互作用，对产生的Ku频段的电磁波进行增幅，从而将处理器发送的天线电信号转换成Ku频段的电磁波进行通信；在具体的应用场景中，第一方形贴片天线和第二方形贴片天线通常由金属制成，各自产生的Ku频段的电磁波之间会相互影响，从而影响发送的Ku频段的电磁波的带宽和增益；通过调节第一方形贴片天线和第二方形贴片天线的间距，可以调节发送的Ku频段的电磁波的带宽和增益，确定了发送的电磁波的带宽和增益，就确定了第一方形贴片天线和第二方形贴片天线的间距；根据得到的间距调整介质层的厚度，通过介质层就可以调节第一方形贴片天线和第二方形贴片天线的间距，并固定第一方形贴片天线和第二方形贴片天线。

在本实施例中，馈电馈网作为贴片天线的金属地，第二方形贴片卫星通过金属柱与馈电馈网进行连接，金属柱分别设置在第二方形贴片天线的四个角上，同时，当贴片天线在天线电信号的作用下产生Ku频段的电磁波时，金属柱在电磁波的影响下也会产生电磁场，从而对贴片天线产生影响，从而产生一种或多张电长度的感应电流，因此金属柱的尺寸根据实际应用的需要进行调节；金属柱通过背钻形式对第二方形贴片天线与馈电馈网之间的介质进行加工得到；同时馈电馈网还将处理器发送的天线电信号传输给贴片天线，以产生Ku频段的电磁波。

可选地，如图2(a)所示，第一方形贴片天线设置有十字缝隙，如图2(b)所示，第二方形贴片天线设置有圆环缝隙，十字缝隙的中心与第一方形贴片天线的中心重合，圆环缝隙的中心与第二方形贴片天线的中心重合，十字缝隙的中心与圆环缝隙的中心处于同一轴。

具体地，为了提高辐射的电磁波的辐射效率，方形贴片天线上开设有缝隙，例如，在第一方形贴片天线上开设十字缝隙，在第二方形贴片天线上开设圆环缝隙，设置开缝可以改变作为天线的导体的电感和电容等参数，从而调整和改善天线的工作频率范围、方向性、效率、匹配性等等；在具体的实施例中，天线电信号流经开设有缝隙的方形贴片天线后，基于电磁场的理论，第一方形贴片天线和第二方形贴片天线辐射出圆极化的Ku频段的电磁波；为了尽可能地最大化电磁波的辐射效率，第一方形贴片天线开设的缝隙的中心与第二方形贴片天线开设的缝隙的中心重合，同时，还可以通过控制方形贴片卫星上开设缝隙的尺寸，第一方形贴片天线和第二方形贴片天线产生的电磁波在有用频带内产生环路谐振，从而扩宽天线的带宽。

可选地，如图3所示，馈电馈网包括第一功分器以及第二功分器，第一功分器的输出端与第二功分器的输出端相向设置，第一功分器与第二功分器沿馈电馈网的对角线设置。

具体地，在本实施例中，馈电馈网设置有两个二分功分器，馈电馈网通过二分功分器将输入的一路天线电信号分配为两路天线电信号输入给方形贴片天线，同时，二分功分器还可以作为合路器，方形贴片天线接收外部的电磁波，并将该电磁波转换为电流信号，经过二分功分器合流成一路电线信号，输出给处理器进行处理；同时，通过两个二分功分器还可以提高天线单元的隔离度，给两个二分功分器输入天线电信号，然后将二分功分器的两个输出端连接到贴片天线上，使贴片天线的对角接收的天线电信号实现等幅反相，从而提高极化隔离度；为了方便后续的加工制作，将二分功分器的输出端集中在馈电馈网的中间区域，输入端设置在馈电馈网的边缘区域；馈电馈网上设置有两个二分功分器，将两个二分功分器沿馈电馈网的对角线设置，可提高利用馈点馈网的空间利用率。

可选地，如图3所示，馈电馈网还包括若干个馈点，若干个馈点设置在第一功分器的输出端，若干个馈点设置在第二功分器的输出端。

具体地，理想的天线并不考虑馈点，但在实际应用中，为了将天线信号引出来并输送到天线中，在实际应用中设置有馈点，在本实施例中，馈点馈网将馈点设置在二分功分器的输出端，贴片天线通过馈点线从馈点获取处理器发送的天线电信号。

可选地，如图3所示，输出端包括第一输出端和第二输出端；其中，

第一输出端通过对微带线进行单次弯折得到，用于输出天线信号；

第二输出端通过对微带线进行多次弯折得到，用于输出天线信号。

具体地，在本实施例中，馈电馈网上设置有两个二分功分器，二分功分器将处理器发送的天线电信号分为两路电信号输入方形贴片天线；由于采用的贴片天线形状不同，而且为了实现贴片天线对角位置接收的天线电信号等幅反相，二分功分器的两个输出端通常是不等长的，因此，需要对二分功分器的输出端进行弯折处理；示例性地，基于微带线制作二分功分器，对其中较短的微带线进行单次弯折，将微带线的末端设置到较近的对应馈点处；然后，对其中较长的微带线进行多次弯折，将微带线的末端设置到较远处的对应馈点，从而得到二分功分器；同时通过调整二分功分器的微带线程差和线宽，可以实现贴片天线对角馈点分配为等幅反相，从而拓宽天线的工作带宽，并提高隔离度。

具体地，对本实施例中的天线进行端口隔离度进行仿真模拟，首先，将方形贴片天线与馈点馈网的馈点之间的连接断开，进行端口隔离度进行仿真模拟，得到如图9所示的仿真结果图；然后将方形贴片天线与馈点馈网的馈点进行连接，再进行端口隔离度进行仿真模拟，得到如图10所示的仿真结果图，从图9中可以得到，天线在工作频率为10.7G赫兹时，端口隔离度在-13dB；天线在工作频率为12.7G赫兹时，端口隔离度为-23.7dB；说明在方形贴片天线与馈点馈网的馈点之间的连接断开时，天线的端口隔离度在-13dB之下；而从图10中可以得到，天线在工作频率为10.7G赫兹时，端口隔离度为-21.2dB，天线在工作频率为11G赫兹时，端口隔离度为-20.3dB，天线在工作频率为13.7G时，端口隔离度为-22.5dB，说明在方形贴片天线与馈点馈网的馈点连接后，天线的端口隔离度在-20dB之下，相较于方形贴片天线与馈点馈网的馈点之间的连接断开的情况，端口隔离度增加了7dB以上。

可选地，如图1所示，天线单元还包括天线馈电探针，天线馈电探针的一端通过第一金属过孔连接第二方形贴片天线，天线馈电探针的另一端连接馈电馈网的馈点；其中，第一金属过孔设置于第二方形贴片天线的边的中点处。

具体地，贴片天线通过馈电线连接馈点网络的馈点，从而实现天线电信号的传输，产生电磁场，辐射出电磁波，其中，馈电线可以采用微带线或者同轴线；在本实施例中，天线单元采用天线馈电探针的形式进行馈电，天线馈电探针以直连馈电的形式分别连接方形贴片天线和馈电馈网的馈点；在天线单元的制作过程中，通过背钻形式加工天线馈电探针，由于贴片天线与馈点馈网不在同一层，天线馈电探针与贴片天线需要通过金属过孔进行连接，而贴片天线的四角处连接了金属柱，因此，金属过孔设置在贴片天线的边上，金属过孔在贴片天线上的位置与馈点馈网上馈点的位置相对应。

在一个具体的实施例中，天线单元从上而下的结构分别是开设有十字形缝隙的方形贴片天线，在十字缝隙的方形贴片天线的底部设置有一定厚度的介质层，该介质层是具有一定的导电性，在介质层的底部设置有另一层的方形贴片天线，该方形贴片天线上开设有圆环形缝隙，并且在圆环形缝隙方形贴片天线的边上通过背钻方式设置金属过孔，在圆环形缝隙方形贴片天线下方设置有馈电网，并通过背钻方式在圆环形缝隙方形贴片天线的四个对角设置金属柱与馈电网连接，馈电网上沿对角线设置有一对输出端相对的二分功分器，二分功分器有两个不等长的输出端，输出端末端设置有馈点，馈点设置在圆环形缝隙方形贴片天线开设的金属过孔的对应处，并通过天线馈电探针连接金属过孔和馈点。

实施本发明实施例包括以下有益效果：本实施例包括第一方形贴片天线、第二方形贴片天线、介质层、馈电馈网以及金属柱，第一方形贴片天线设置在介质层的顶部，第二方形贴片天线设置在介质层的底部，第二方形贴片天线通过金属柱与馈电馈网连接；第一方形贴片天线形成高次模，第二方形贴片天线辐射不同极化的电磁波，第一方形贴片天线和第二方形贴片天线之间进行相互作用，形成双谐振，扩宽天线带宽，连接第二方形贴片天线的金属柱与第二方形贴片天线以及第一方形贴片天线形成环路谐振，扩宽天线带宽，通过馈电馈网对方形贴片天线进行等幅反相馈电，拓宽天线的工作带宽；同时通过反相馈电提高天线的极化隔离度。

如图4所示，本发明实施例还提供了一种宽带双圆极化天线，包括天线模块以及垂直过渡模块；其中，

天线模块包括前面的天线单元，天线模块设置于垂直过渡模块的顶部，用于产生圆极化电磁波；

垂直过渡模块的顶部连接天线模块，垂直过渡模块的底部连接处理芯片的通道引脚，用于传输天线信号。

具体地，在本实施例中，垂直过渡模块通过把若干层的PCB板进行堆叠得到，垂直过渡模块的一端连接TR芯片的通道引脚，垂直过渡模块的另一端连接天线模块，一方面通过垂直过渡模块将TR芯片发送的天线电信号传输给天线模块，天线模块根据传输的天线电信号产生圆极化Ku频段的电磁波，同时，天线模块将接收的电磁波转化成电流信号并通过垂直过渡模块传输给TR芯片进行处理；垂直过渡模块同时也将天线模块与TR芯片进行隔离，在一定程度上屏蔽天线模块产生的电磁波对TR芯片的影响。

可选地，所述天线模块包括第一天线单元、第二天线单元、第三天线单元以及第四天线单元；所述第一天线单元、所述第二天线单元、所述第三天线单元以及所述第四天线单元旋转排列；其中，所述旋转包括顺时针旋转或逆时针旋转中的任意一种。

具体地，天线模块中包括了若干个天线单元，按照一定的排列顺序将若干个天线单元构成天线阵列，构成天线阵列的天线单元在辐射电磁波时，相互之间进行影响叠加，从而增强辐射的电磁波的强度或者增强电磁波的方向性等，在本实施例中，天线模块中包括了四个天线单元，将这四个天线单元按照顺时针旋转或者逆时针旋转的方式进行排列成“回”字形布局，每个天线单元与相邻的天线单元相差90度，每个天线单元通过自身的两个输入端接收TR芯片发送的天线电信号，从而可以辐射出水平极化、垂直极化、+45度极化、-45度极化，左旋圆极化、右旋圆极化电磁波，同时补偿由于各天线单元因为旋转布置而产生相位差。

可选地，所述天线模块还包括若干个天线屏蔽过孔，所述天线屏蔽过孔均匀设置于所述第一天线单元、所述第二天线单元、所述第三天线单元以及所述第四天线单元之间。

具体地，天线模块内的若干个天线单元按照“回”字形布局进行旋转排列，由于天线模块的小型化，天线单元之间的间距很小，在天线单元根据天线电信号辐射出电磁波，同时也会受到相邻天线单元辐射的电磁波的影响，从而产生耦合，耦合现象会对天线单元的性能产生影响，因此需要设计天线单元的排列，来减小天线单元间的耦合；在本实施例中，通过在天线单元之间设置若干个金属过孔作为天线屏蔽过孔，通过天线屏蔽过孔让天线单元辐射的Ku频段的电磁波与地之间形成涡流，让辐射出的Ku频段的电磁波一部分被吸收，从而减少天线单元辐射出的Ku频段的电磁波对其他天线单元的影响，减小耦合。

可选地，如图5所示，所述垂直过渡模块还包括第二金属过孔和若干个第三金属过孔；所述第二金属过孔的一端连接所述天线模块的输入端，所述第二金属过孔的另一端连接所述TR芯片通道引脚，若干个所述第三金属过孔围绕所述第二金属过孔环形设置。

具体地，垂直过度模块分别连接天线模块和TR芯片，实现天线模块和TR芯片之间的通信；因此，垂直过度模块中设置有通过背钻形式的工艺制成的金属过孔，金属过孔的一端连接天线模块的输入端，金属过孔的另一端连接TR芯片的通信引脚；在本实施例中，通过金属过孔以类似导线连接的形式连接天线模块和TR芯片的引脚，由于天线单元辐射Ku频段的电磁波，天线单元和TR芯片之间采用无线通讯的方式会受到Ku频段的电磁波的干扰，所以采用无线通讯的效率很低，而采用金属过孔的方式进行通信可以一定程度上提高通信效率，而金属过孔作为导体也会在天线单元辐射的Ku频段的电磁波的影响下产生感应电流，从而对传输的信号产生干扰；为了减少这种干扰，通过背钻形式的工艺，以环形布局设置若干个过孔在用于通信的金属过孔的周围，通过环形布局的若干个过孔模拟同轴线结构，从而提高用于通信的金属过孔的阻抗特性和屏蔽性。

在一个具体的实施例中，当天线模块与传输线路之间的阻抗匹配不完美时，会导致天线模块辐射的一定频段的电磁波部分反射回天线，从而形成驻波；通常通过驻波比来反映天线模块与传输路线之间的阻抗的匹配程度，当驻波比等于1时，说明天线模块与传输线路之间的阻抗完美匹配，天线模块辐射一定频段的电磁波全部传播出去，没有反射回天线导致损耗；当驻波比逐渐增大时，天线模块辐射出一定频段的电磁波开始部分反射回天线，造成能量损耗；直到驻波比达到无穷大时，表明天线模块辐射出一定频段的电磁波全部反射回天线；而在通过对本发明实施例的Ku频段的双圆极化天线的驻波进行仿真模拟，得到如图6所示的仿真结果图，从图6中可以得到，Ku频段的双圆极化天线在工作频率为10.7G赫兹时，产生的有源驻波为-10.33dB，双圆极化天线在工作频率为12G赫兹时，产生的有源驻波为-12dB，双圆极化天线在工作频率为12.7G赫兹时，产生的有源驻波为-22.02dB；可见，Ku频段的双圆极化天线在工作频率范围10.7G赫兹-12.7G赫兹之间辐射Ku频段电磁波而产生的有源驻波均小于-10dB，通过计算可以得到天线的驻波比趋向于1，说明天线具有良好的阻抗性能。

天线系统除了辐射的电磁波信号的幅值、频率以及方向性等性能参数外，还有S参数，也成为离散参数或者散射参数，通过S参数可以评估天线的性能并根据S参数对天线进行调整，从而提高天线的工作效率和可靠性；其中，S参数中的S11用于表示回波损耗特性，通过S11参数可以评估天线系统的发射功率，当S11的值越大，说明该天线系统辐射出的电磁波反射回的能量越大，从而天线系统的发射功率越低；通过对本发明实施例的Ku频段的双圆极化天线在60度扫描时进行有源驻波仿真模拟，得到如图7所示的仿真结果图，从图7中可以得到，双圆极化天线在工作频率在12.7G赫兹时的S11参数最高，此时S11参数为-4.35dB，在双圆极化天线的工作频率小于12.7G赫兹时，其对应的S11参数都优于工作频率在12.7G赫兹时的S11参数，说明本发明实施例的Ku频段的双圆极化天线的发射效率较高。

本发明实施例中的天线系统是一种双圆极化天线，因此，除了驻波比、S11参数之外，还需要评估天线系统的轴比，轴比用于衡量圆极化的理想程度；当天线产生的电磁波的极化面与大地法线之间的夹角从0-360度周期性变化的时候，即电场大小不变，方向随时间变化，电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影为一个圆，就是圆极化；但在实际应用中，天线并不是理想化的天线，因此电场矢量末端的轨迹在垂直于传播方向的平面上投影通常为一个椭圆，而椭圆的长轴和短轴的比值称为轴比，轴比的值越小，表明天线系统辐射出的电磁波的圆极化程度越高；通过对本发明实施例的Ku频段的双圆极化天线进行轴比仿真模拟，得到如图8所示的仿真结果图，从图8中可以得到，Ku频段的双圆极化天线的轴比为0.0185dB，说明Ku频段的双圆极化天线具有良好的圆极化性能。

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作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 (10)

1.一种宽带双圆极化天线单元，其特征在于，包括第一方形贴片天线、第二方形贴片天线、介质层，馈电馈网以及金属柱；其中，

所述介质层的顶部连接所述第一方形贴片天线，所述介质层的底部连接所述第二方形贴片天线；

所述第一方形贴片天线设置于所述介质层的顶部，用于形成高次模，并与所述第二方形贴片天线形成双谐振；

所述第二方形贴片天线设置于所述介质层的底部，用于辐射不同极化的电磁波；

所述金属柱的一端连接所述第二方形贴片天线，所述金属柱的另一端连接所述馈电馈网，所述金属柱包括第一金属柱、第二金属柱、第三金属柱以及第四金属柱；

所述馈电馈网连接所述金属柱的另一端，用于输出天线信号。

2.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述第一方形贴片天线设置有十字缝隙，所述第二方形贴片天线设置有圆环缝隙，所述十字缝隙的中心与所述第一方形贴片天线的中心重合，所述圆环缝隙的中心与所述第二方形贴片天线的中心重合，所述十字缝隙的中心与所述圆环缝隙的中心处于同一轴。

3.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述馈电馈网包括第一功分器以及第二功分器，所述第一功分器的输出端与所述第二功分器的输出端相向设置，所述第一功分器与所述第二功分器沿所述馈电馈网的对角线设置。

4.根据权利要求3所述的天线单元，其特征在于，所述馈电馈网还包括若干个馈点，若干个所述馈点设置在所述第一功分器的输出端，若干个所述馈点设置在所述第二功分器的输出端。

5.根据权利要求3所述的天线单元，其特征在于，所述输出端包括第一输出端和第二输出端；其中，

所述第一输出端通过对微带线进行单次弯折得到，用于输出所述天线信号；

所述第二输出端通过对所述微带线进行多次弯折得到，用于输出所述天线信号。

6.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述天线单元还包括天线馈电探针，所述天线馈电探针的一端通过第一金属过孔连接所述第二方形贴片天线，所述天线馈电探针的另一端连接所述馈电馈网的馈点；其中，所述第一金属过孔设置于所述第二方形贴片天线的边的中点处。

7.一种宽带双圆极化天线，其特征在于，包括天线模块以及垂直过渡模块；其中，

所述天线模块包括权利要求1-6任一项所述的天线单元，所述天线模块设置于所述垂直过渡模块的顶部，用于产生圆极化电磁波；

所述垂直过渡模块的顶部连接所述天线模块，所述垂直过渡模块的底部连接处理芯片的通道引脚，用于传输天线信号。

8.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，所述天线模块包括第一天线单元、第二天线单元、第三天线单元以及第四天线单元；所述第一天线单元、所述第二天线单元、所述第三天线单元以及所述第四天线单元旋转排列；其中，所述旋转包括顺时针旋转或逆时针旋转中的任意一种。

9.根据权利要求8所述的天线，其特征在于，所述天线模块还包括若干个天线屏蔽过孔，所述天线屏蔽过孔均匀设置于所述第一天线单元、所述第二天线单元、所述第三天线单元以及所述第四天线单元之间。

10.根据权利要求7所述的天线，其特征在于，所述垂直过渡模块还包括第二金属过孔和若干个第三金属过孔；所述第二金属过孔的一端连接所述天线模块的输入端，所述第二金属过孔的另一端连接所述TR芯片通道引脚，若干个所述第三金属过孔围绕所述第二金属过孔环形设置。