[发明专利]一种应用于5G通信的低剖面高隔离度差分双极化缝隙天线

说明书

本发明提供了一种应用于5G通信的基于AMC的低剖面高隔离度双频双极化缝隙天线，包括反射地板以及设置在反射地板中心上方的第一介质板、第二介质板，反射地板下方还设有第三介质板，所述第一介质板上贴有偶极子，本天线还包括人工磁导体结构，由在第二介质板以及其上表面周期性排列的圆环形铜片、第三介质以及其上表面的正方形铜片，和第二、第三介质板之间的空气腔组成，第二介质板的上表面为人工磁导体表面，由周期性排列的64个圆环形铜片构成。本发明设计的天线实现了天线宽频带特性，天线的两个端口带宽分别覆盖3.28－5.31GHz(47.3％)，3.29‑5.32GHz(47.2％)，可应用于5G微波通信。同时实现高隔离度及低交叉极化性能，通过差分馈电网络，实现了1*4的高增益天线阵列。

[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通信的低剖面高隔离度差分双极化缝隙天线及其阵列。

[背景技术]

在现代移动通信系统中，双极化天线备受关注。一方面，应用双极化技术，天线能够拓宽其信道容量；另一方面，双极化天线能够有效减少多径衰落效应。

随着移动通信技术快速发展，无线通信系统对天线性能要求越来越高。为了满足无线通信系统的需求，研究人员在双极化天线的设计与研发上投入了大量的精力。但现阶段，双极化天线的发展仍面临着许多需要迫切需要解决的问题。一方面，双极化天线在小型化方面面临许多难题；另一方面，双极化天线在端口隔离度这一问题上也面临许多困难。

目前，双极化天线主要包括三种类型，包括贴片天线，电磁偶极子天线以及偶极子天线。其中，贴片天线可以利用F型、双L型探针等馈电结构实现宽频带，但这一类天线面临着天线结构复杂、高度难以降低且辐射不稳定的问题。电磁偶极子天线具有宽频带且稳定的辐射性能的特性，但这一类天线均具有复杂的结构，并面临着天线体积庞大的问题。偶极子天线则可以用较为简单的结构实现宽频带特性，但是仍存在天线高度难以降低的问题。利用人工磁导体(AMC)，偶极子天线的剖面可以有效地降低。但是现阶段，基于AMC技术的低剖面天线面临阻抗带宽窄且辐射不稳定的问题。

差分电路具有良好的抗噪声性能，在通信系统中发挥着重要的作用。但是，传统的双极化天线只有一个馈电端口，不能直接使用差分电路，而需要使用平衡-不平衡变换器或者其他转换器件才能够使用差分电路与通信系统连接。但这种做法会增加额外的功率损耗，同时使结构复杂化。

[发明内容]

针对上述缺点，本发明对现有的双极化天线的基础上进行了重新设计并对现有天线性能进行了明显提升，提供一种应用于5G通信的低剖面高隔离度差分双极化缝隙天线及其天线阵列。

本发明的技术方案如下：

一种应用于5G通信的低剖面高隔离度差分双极化缝隙天线，包括由周期排列的正方形铜片组成的反射地板以及设置在反射地板中心上方的第一介质板、第二介质板，反射地板下方还设有第三介质板，所述第一介质板上贴有偶极子，偶极子通过同轴线供电，在第一介质板、第二介质板、第三介质板上设有供同轴线穿过的孔，还包括人工磁导体结构，该天线所应用人工磁导体结构由第二介质板以及第二介质板上表面周期排列的圆环形铜片，第三介质板以及第三介质板上表面周期排列的正方形铜片，和第二、第三介质板之间形成的空气腔组成。

进一步地，所述偶极子由“十”字型微带线作为馈电结构、带缝隙的圆形铜片作为辐射贴片设置在第一介质板上；

进一步地，“十”字型微带线设置在第一介质板的上表面，其末端分别通过同轴线与馈电端口连接。

进一步地，带缝隙的圆形铜片作为辐射贴片设置在第一介质板的下表面，所述圆形铜片的缝隙为“十”字型，其“十”字型缝隙末端由弯曲的微带线连接。

进一步地，“十”字型微带线与圆形铜片的中心处于同一垂直位置，“十”字型微带线与圆形铜片上的“十”字型缝隙延伸的四个方向以中心旋转间隔45°交错设置。