[发明专利]一种应用于5G通信的磁电偶极子天线

说明书

本发明提供了一种应用于5G通信的磁电偶极子天线，包含反射地板、介质板、馈电结构，两对磁电偶极子，本发明集宽H面、三线极化和频率可重构于一体，能应用于2G/3G/LTE和5G通信，在即将到来的5G通信系统中将会有广泛的应用。该天线工作于5G频段时，其H面宽度高达160度，是普通天线H面宽度的两倍；另外其每种工作模式对应一个极化方向，同时能实现频率的可重构，确保工作频段内的每个频率点都能利用到，在现在拥挤的频带范围内很好地提升了频率的利用率。

[技术领域]

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种应用于5G通信的磁电偶极子天线及其控制方法。

[背景技术]

随着无线通信的迅猛发展，无线通信系统对天线的性能提出了越来越高的要求。一方面，由于通信系统对天线覆盖范围的要求，天线的宽H面特性已吸引了越来越多业内人士的关注。另一方面，相比传统天线，频率可重构天线能拓展天线信道容量，强化天线的抗干扰性能；多线极化天线能避免天线的多径衰落，同时能有效提高工作频段的利用效率，因此频率可重构和多线极化天线也成为了现阶段研究的一个热点。

现阶段的宽H面天线一般存在两方面的问题，一方面是现阶段的天线主要针对2G/3G/LTE设计，其覆盖范围一般都过窄而难以达到5G通信的要求；另一方面是虽然天线的H面宽度有所增加，但天线的其他性能往往较差，如阻抗带宽不够，前后比太小等。

另外，多线极化天线有效避免天线多径衰落和提高工作频段利用率这一特点，使得该类型的天线在现在的通信系统中有着重要的应用并成为一个研究热点。传统的天线一般通过控制PIN二极管通断实现极化可重构，随后的极化可重构天线的研究主要在馈电方式上进行改进。但这些馈电方式仍有许多可以改进的空间，如同轴馈电方式难以实现多线极化，双端口馈电方式中两馈电口的耦合使得两端口的信号相互影响等。

最后对于频率可重构天线，其高效的频带利用率和精确的频移特性使得该类型的天线在通信系统中也是不可或缺的。现有的频率可重构天线多存在着体积庞大、天线数目多等缺点，这与未来天线小型化、高集成的发展趋势不符。

[发明内容]

针对上述缺点，本发明在磁电偶极子天线基础上进行了设计并对现有天线性能进行了明显提升，为即将到来的5G通信提供了保障。

本发明的一种应用于5G通信的磁电偶极子天线采用了如下技术方案：

一种应用于5G通信的磁电偶极子天线，包含反射地板、介质板、馈电结构，两对磁电偶极子；

两对磁电偶极子以中心为原点呈十字形排列，所述磁电偶极子由磁偶极子和电偶极子构成，磁电偶极子设置在反射地板上，所述磁偶极子为垂直于反射地板上的竖直贴片，所述电偶极子为弧形辐射贴片，所述弧形辐射贴片用于提升H面宽度；

馈电结构，中间有一同轴电缆，信号由同轴电缆馈入，同轴电缆上方设有第一支臂、第二支臂、第三支臂、第四支臂，四个支臂分别通过方形贴片连接同轴电缆；同轴电缆有内芯和外包层，内芯连接第一和第二支臂，外包层连接第三和第四支臂；其中第一支臂和第二支臂为在介质板的上表面，第三支臂和第四支臂在介质板的下表面；第一和第二支臂与第三第四支臂不在同一水平面；

介质板，为方形且位于馈电结构上方，同轴电缆的内芯穿过介质板。

其中，所述四个支臂组成相同，支臂由方形贴片通过馈电线延展，依次为馈电线，梯型贴片和门型贴片，梯型贴片和方形贴片之间的馈电线上还有开关二极管和变容二极管，梯型贴片和门型贴片之间的馈电线上还有变容二极管；

第一支臂和第二支臂的门型贴片穿过介质板，第三支臂和第四支臂的门型贴片位于介质板下方，无需穿透介质板；第一支臂和第二支臂的梯型贴片位于介质板上方，第三支臂和第四支臂的梯型贴片位于介质板下方。