[发明专利]具有双极化性能的孔径耦合馈电的宽带贴片天线

说明书

技术领域

本发明涉及射频微波通信技术领域，尤其涉及一种具有双极化性能的孔径耦合馈电的宽带贴片天线。

背景技术

近几年，随着频谱资源的紧缺和通信容量要求的不断增加，使得双极化、高宽带天线成为研究的热点，改善天线隔离度已成为诸多无线电系统天线中经常遇到的问题。对于现有的多层馈电贴片天线，虽然采用两个正交放置的馈电结构也可以实现双极化性能，且隔离度较高，但是天线本身尺寸较大，不利于射频前端的集成。

发明内容

本发明的主要目的提供一种具有双极化性能的孔径耦合馈电的宽带贴片天线，旨在解决现有多层馈电贴片天线尺寸较大而不利于射频前端的集成的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种具有双极化性能的孔径耦合馈电的宽带贴片天线，包括辐射层、孔径耦合层以及馈电层，所述辐射层拟合在所述孔径耦合层的上方，所述馈电层拟合在所述孔径耦合层的下方，其中：

所述辐射层的上表面设置有圆形辐射贴片，所述孔径耦合层的上表面设置有环形耦合贴片；

所述馈电层的上表面敷设有敷铜金属面，该敷铜金属面刻蚀有第一馈电缝隙、第二馈电缝隙以及隔离缝隙；

所述馈电层的下表面设置第一馈线以及第二馈线，第一馈线与第二馈线垂直设置在馈电层的下表面，第一馈线与馈电层的长边之间连接处设置有第一端口，第二馈线与馈电层的宽边之间连接处设置有第二端口；

所述第一端口和第二端口用于将外部信号源产生的信号分别馈电给第一馈线和第二馈线，所述馈电层用于将信号转换为电磁波并通过第一馈电缝隙和第二馈电缝隙将电磁波传递至孔径耦合层上表面的环形耦合贴片；

所述环形耦合贴片用于将电磁波耦合至所述辐射层上表面的圆形辐射贴片，所述圆形辐射贴片将用于电磁波发射至外界环境中。

优选的，所述圆形辐射贴片还用于从外界环境中接收电磁波，并将电磁波传递至所述孔径耦合层上表面的环形耦合贴片；所述环形耦合贴片还用于通过第一馈电缝隙和第二馈电缝隙将电磁波传递至所述馈电层；所述馈电层还用于将电磁波转化成两路正交信号，第一馈线和第二馈线将两路正交信号通过第一端口和第二端口输出。

优选的，所述辐射层与孔径耦合层之间采用塑胶螺丝或尼龙柱拟合，所述馈电层与孔径耦合层之间采用塑胶螺丝或尼龙柱拟合。

优选的，所述辐射层、孔径耦合层和馈电层均采用介电常数为4.4的FR4材料制成的矩形介质板，其中，所述辐射层、孔径耦合层以及馈电层的长度和宽度均为l5.5mm，所述辐射层和孔径耦合层的厚度均为1.6mm，所述馈电层的厚度为0.8mm。

优选的，所述圆形辐射贴片采用圆形金属铜片制成，该圆形辐射贴片的半径为5.1mm。

优选的，所述环形耦合贴片采用环形金属铜片制成，该环形耦合贴片的外圆半径为7.5mm，内圆半径为4.5mm。

优选的，所述第一馈电缝隙和第二馈电缝隙均为镂空矩形缝隙，所述镂空矩形缝隙的长度为5.8mm、宽度为2.8mm。

优选的，所述第一馈电缝隙距离馈电层的长边、宽边的距离均为1.35mm，所述第二馈电缝隙距离馈电层的长边、宽边的距离均为1.35mm。

优选的，所述第一馈线的一端设置在馈电层的长边中轴线的距离1.5mm处，所述第二馈线的一端设置在馈电层的宽边中轴线的距离1.5mm处。

优选的，所述隔离缝隙为镂空长条缝隙，该镂空长条缝隙的长度为19.8mm、宽度为0.4mm。

优选的，所述隔离缝隙以倾角为45°的排列方向刻蚀在所述馈电层上表面的对角线上。

相较于现有技术，本发明所述具有双极化性能的孔径耦合馈电的宽带贴片天线采用上述技术方案，达到了如下技术效果：本发明所述具有双极化性能的孔径耦合馈电的宽带贴片天线，该天线的结构简单紧凑，通过在辐射层上表面设置一个圆形辐射贴片，展宽了天线的带宽；采用在馈电层的上表面刻蚀一个倾角为45°的隔离缝隙，提高了天线两端口的隔离度。通过仿真结果证明，本发明所述天线可以在一个较宽的工作频段(9.6GHz-22.4GHz)内实现双极化，并且在整个工作频段内的天线隔离度均优于15dB。

附图说明

图1是本发明具有双极化性能的孔径耦合馈电的宽带贴片天线优选实施例的结构示意图；

图2是本发明所述具有双极化性能的孔径耦合馈电的宽带贴片天线中的馈电层下表面的两根馈线分布示意图；

图3为本发明具有双极化性能的孔径耦合馈电的宽带贴片天线的反射系数的仿真结果示意图；