[发明专利]一种可用于5G通信的毫米波全向圆极化天线

说明书

本发明提出了一种可用于5G通信的毫米波全向圆极化天线，包括上下层叠的第一介质板和第二介质板，第一介质板上表面印制有至少四个一条对角线上有环形缝隙的正方形寄生贴片单元，形成旋转对称结构，且相邻寄生贴片单元间的角度相等；第二介质板上表面印制有馈电网络和至少四个一对对角上有扰动枝节的正方形辐射贴片单元，下表面印制有金属接地板；馈电网络的每个输出臂包含一段锥形渐变线，辐射贴片单元位于寄生贴片单元的正下方，且其扰动枝节所在对角线与寄生贴片单元环形缝隙所在对角线方向一致。本发明在保证5G通信28GHz工作频段内保持良好的全向圆极化特性，满足D2D通信需求的同时，提高了天线的功率容量。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种可用于5G通信的毫米波全向圆极化天线，可用于5G系统中的D2D通信。

背景技术

圆极化波被广泛用于现代无线系统，圆极化天线可以避免复杂无线信道中的极化失配问题；全向天线具有广阔的辐射覆盖范围，能够实现多用户之间的多种通信联系。因此全向圆极化天线在遥感遥测、空间飞行器、海上通信以及无线通信等诸多领域有着广泛的应用。

然而，目前全向圆极化天线的研究主要集中在微波频段，在毫米波频段实现全向圆极化尤其困难。

目前已知的实现毫米波全向圆极化天线的方法主要包括：

1、2014年，Electron.Lett.刊登了P.K.Verma,R.Kumar等人题为“Ka-bandcircularly polarize omnidirectional antenna for wide elevation coverage”的文章中，公开了一种由圆形波导上的斜槽和同轴馈电探头组成的天线，该天线通过周围的偏振器将单极子的线极化波转换成圆极化波，实现了毫米波频段的全向圆极化，这种结构尺寸比较大为不能满足小型化要求。

2、中国专利授权号CN 103094666B公开了基于圆极化喇叭的毫米波全向圆极化天线，该天线由毫米波圆极化喇叭和金属圆锥体反射面组成，实现了毫米波频段的全向圆极化，但这种天线尺寸大，剖面高，不能满足小型化要求。

3、环形阵列天线，常见的是微带形式的环形阵列天线，利用等幅功分网络，对各个单元进行馈电，可实现方位面上全向辐射。同时对微带单元进行切角处理或者采用双馈电结构，以实现圆极化特性，但是微带单元切边角形式的微带天线，其轴比带宽通常只有1％～3％，而且组阵后，因为微带天线高次模杂散辐射，天线交叉极化增强，从而导致圆极化特性恶化，轴比带宽降低，因此采用这种实现方式的天线驻波带宽以及轴比带宽较窄。

4、2017年，IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION，刊登了Wei Lin等人题为“28GHz Compact Omnidirectional Circularly Polarized Antenna forDevice-to-Device Communications in the Future 5G Systems”的文章中，公开了一种将电磁偶极子元件印制在单片介质基板上，系统地集成为一个紧凑的盘形结构，该天线以形成平行的电磁偶极子来实现全向圆极化，尺寸紧凑、首次实现了5G通信28GHz频段的全向圆极化，但是该天线结构中连接旋臂的金属线过于纤细，造成功率容量较低，在长时间使用中，容易损坏。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提供了一种可用于5G通信的毫米波全向圆极化天线，在实现5G通信28GHz工作频段内良好的全向圆极化特性，满足D2D通信需求的同时，提高天线的功率容量。