[实用新型]一种顶端加载的单馈双频双极化单极子微带天线

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种单极子微带天线，尤其是一种单馈双频双极化单极子微带天线。

背景技术

在工程实践中往往需要双频、多极化工作的小型化微带天线，如收发共用天线(移动电台)、跳频工作天线、频率捷变天线等。双极化微带天线的应用可分为：收发一体化、频率复用、极化捷变、极化分集等。随着科学技术的发展，双频多极化天线逐渐被运用到通信系统中，此类天线结构紧凑、成本低廉、抗干扰性能强，然而天线性能的多样性使其设计变得更加困难：两个频带都要有满足要求的带宽；不同工作频段的极化特性不同，且具有较高的隔离度。双馈双极化天线和多输入多输出(MIMO)天线由于频率复用忽视极化多样性在通信系统中运用广泛，然而随着天线数量的增加或者馈电结构的复杂化，很难在所有的端口获得较高的隔离度。

PengJin设计了一种小型化双频GPS的L1/L2频带圆极化微带天线，然而天线的剖面较高(38.8×38.8×19.4mm³)，并且天线设计于一个大铜板之上(直径119.5mm)。MayumiMatsunaga设计了一种用于移动通信的多频多极化(1GHz、1.8GHz为线极化，1.57GHz为圆极化)交叉螺旋天线结构，然而螺旋结构使得天线较为复杂并且轴比带宽很窄。G.-H.Li设计了一种单极子宽带(3.1～22.2GHz)五圆极化微带天线结构，然而随着频率的增加，交叉极化恶化剧烈且旁瓣剧增。

旋杆天线由于结构紧凑和全向辐射特性适合于单馈多频多极化天线的设计。旋杆天线通常包括两个正交放置的半波长偶极子旋杆，由幅度相等相位相差90°的馈电网络馈电。AkbarGhobadi在此结构上进行了改进，设计了单馈Y型微带单极子天线，去除了馈电网络，天线结构紧凑，轴比带宽4％(2.3GHz)。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是现有的双频双极化天线存在端口隔离度差和结构复杂的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种顶端加载的单馈双频双极化单极子微带天线，包括矩形的介质板、设置于介质板正面的树形贴片天线、设置于介质板背面下部的矩形地板以及设置于介质板下边缘处的接线端子；树形贴片天线包括左下天线臂、右下天线臂、左上天线臂以及右上天线臂；左下天线臂、右下天线臂、左上天线臂以及右上天线臂均倾斜向介质板的上边缘伸展，且左下天线臂与左上天线臂相平行，右下天线臂与右上天线臂相平行；左下天线臂和右下天线臂的下端交汇，左上天线臂和右上天线臂的下端交汇，且交汇处由馈电微带线连接至接线端子；矩形地板的下边缘中点处连接至接线端子。

采用在介质板的正面与背面分别设置树形贴片天线和矩形地板的方法，结构简单，且在E面和H面具有较宽的波瓣宽度；采用单馈单极子微带天线的形式来实现双频双极化辐射，避免了双馈的两个端口馈电隔离度差的固有缺陷，实现了较高的交叉极化隔离度；采用左上天线臂和右上天线臂形成一个Y型单极子的形式，能够在低频产生新的谐振，从而实现单馈双频双极化的天线特性；将左下天线臂和右下天线臂正交放置以及右下天线臂和右上天线臂正交放置，构成两个正交放置的半波长偶极子旋杆，产生幅度相等相位相差90°信号(2.4GHz)，实现圆极化辐射。

作为本实用新型的进一步改进方案，在矩形地板的左上角和右上角均设有三角形切角。采用三角形切角实现阻抗匹配，可展宽阻抗带宽，而对轴比带宽影响较小。

作为本实用新型的进一步改进方案，在矩形地板的中心偏右处设有与其左右边缘相平行的条形缝隙。采用条形缝隙实现阻抗匹配，使矩形地板左、右两侧的电流相互垂直分布并且不再平衡，使得天线在2.9GHz附近的谐振频率向低频偏移。

作为本实用新型的进一步限定方案，条形缝隙的缝隙宽度为0.8～1.0mm。将条形缝隙的缝隙宽度设置在0.8～1.0mm之间，可通过调节条形缝隙的大小和位置来调节第三个谐振频率。

作为本实用新型的进一步限定方案，左下天线臂的长度小于右下天线臂的长度；左上天线臂的长度小于右上天线臂的长度。采用长短臂的设置使天线轴比在2.22～2.56GHz的频带范围内小于3dB，轴比带宽为14.23％。