[发明专利]一种低剖面高增益双极化天线

说明书

本发明公开了一种低剖面高增益双极化天线，其特征在于，包括从下往上依次累叠的馈电网络层、第二介质基板层、金属地层、第一介质基板层和辐射层；还包括四根垂直穿过馈电网络层、第二介质基板层、金属地层、第一介质基板层和辐射层，并且，电连接辐射层和馈电网络层的金属探针；该辐射层包括圆形金属贴片和产生寄生谐振的四个“T”字型金属贴片；四根金属探针在辐射层形成的四个第一开孔以圆形金属贴片的圆心为中心，构成第一正方形的四个角。本发明采用“T”字型金属贴片，作为寄生谐振结构单元，使天线的带宽的得到了有效的拓宽，而且“T”字形结构和圆形贴片位于同一层，其加工简单，且利于大规模生产。

技术领域

本发明涉及双极化天线领域，具体地讲，是涉及一种低剖面高增益双极化天线。

背景技术

天线的极化是影响天线性能的主要参数之一，也是设计天线中需要考虑的重要参数。天线的极化是指天线辐射时形成的电场强度的方向，根据极化方向的不同，天线可以分为单极化天线和双极化天线；通常，相互正交的双极化天线同时工作在收发双工模式下，其最突出的优点是节省了单个定向基站的天线数量。

2.4GHz频段是全世界范围内通用的公共基础频段，各种通信设备都工作在这个频段，包括我们常用的手机、电脑等，还有今后的物联网设备都将可能应用于这个频段，因此这个频段承载大量的数据业务。而事实上这个公共频段的实际带宽为2.4-2.485GHz这样很小的一个工作频带范围，这显然是无法满足我们对海量的数据业务的传输需求。为此，世界各国的通信专家想出很多富有成效的方法来提高频带的通信容量，其中就包括天线的极化分集技术。这种技术在保持增加原有的天线的体积的基础上，通过两个正交的极化工作模式，传输两路互不干扰的信号。这种方式有效的将通信系统的信道容量提高为原来的2倍。极大的提高了整个通信系统的业务承载量。因此设计出能够同时工作在两种极化且性能优良的天线非常重要。

传统的贴片天线包括单层双贴片、双层双贴片、无源元件加载等，其中：

(1)无源元件加载常常会破坏原有贴片天线的优良辐射特性，从而导致天线整体性能降低，比如辐射效率下降、方向图畸变、交叉极化恶化等；同时，传统无源元件加载技术中必然涉及到过孔、焊接、嵌入等额外加工工艺，从而使得其加工程序变得十分复杂，不利于大规模生产加工。

(2)单层双贴片和双层双贴片为了保证性能，往往会增加天线的横向或者剖面尺寸，使得天线的整体尺寸变大，以至于这种天线难以满足当今社会天线小型化的需求。

同时为了覆盖更宽通信的区域，需要天线系统具有较高的增益。常用于提升天线增益的方法包括采用寄生单元作为引向器、采用较大的金属背板等，这些方法都将极大的增加天线的体积和剖面高度，非常不利于天线的小型化、轻薄化的应用需求。

发明内容

为克服现有技术中的上述问题，本发明提供一种设计巧妙、结构简单的低剖面高增益双极化天线。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种低剖面高增益双极化天线，包括从下往上依次累叠的馈电网络层、第二介质基板层、金属地层、第一介质基板层和辐射层，以及四根垂直穿过馈电网络层、第二介质基板层、金属地层、第一介质基板层和辐射层，并且，电连接辐射层和馈电网络层的金属探针；

该辐射层包括圆形金属贴片和产生寄生谐振的四个“T”字型金属贴片；四根金属探针在辐射层形成的四个第一开孔以圆形金属贴片的圆心为中心，构成第一正方形的四个角；在圆形金属贴片的外沿与第一正方形的四个角对应的位置设置有四个矩形凹槽；每个“T”字型金属贴片的下沿突出部分插入一个矩形凹槽，并且与该矩形凹槽的靠近圆心的底边连接；每个“T”字型金属贴片的两臂呈弧形条状，该弧形条状的圆心和圆形金属贴片的圆心重合；两个相邻“T”字型金属贴片的臂与臂之间形成第一缝隙；每个“T”字型金属贴片的两臂与圆形金属贴片的外沿之间形成第二缝隙；每个“T”字型金属贴片的下沿突出部分与其插入的矩形凹槽的每个侧边形成第三缝隙。