[发明专利]双馈圆极化天线

说明书

本发明涉及一种双馈圆极化天线，包括馈电柱及依次层叠间隔设置的寄生金属层、主辐射金属层、馈电金属层、接地金属层及馈电网络；主辐射金属层包括切一组对角的矩形金属片，所述矩形金属片构成简并模产生两个幅度相等、相位相差90°的正交简并模；馈电金属层包括间隔设置的第一馈电片和第二馈电片；馈电网络包括第一端口和第二端口，第一端口和第二端口的固定相位差为90°；馈电柱包括第一馈电柱和第二馈电柱，第一馈电柱的一端与第一馈电片电性连接；利用切一组对角的矩形金属片构成的简并模分离单元产生两个幅度相等、相位相差90°的正交简并模，利用正交的两个简并模在远场辐射圆极化波。

技术领域

本发明涉及圆极化天线技术领域，特别是涉及一种双馈圆极化天线。

背景技术

空基LTE通信平台作为应急通信系统的一种设备，其应急基站硬件必须具备体积小、重量轻、容量大、覆盖广等特点，才能在关键时刻发挥作用。作为应急基站关键部件的天线也应具有占地面积小、易于安装、功耗低、增益高等特点，这些特点可以充分降低对人力、电力、空间等资源的占用，快速经济地建设一个高质量的应急无线网络。因此具有小型化、高性能特征的空中LTE基站天线是今后基站天线技术的一个重要发展方向。

在空基平台圆极化基站天线设计方面。目前专业研究空中LTE基站天线的文献并不多见，仅有华南理工大学和电子科技大学做了相关的研究。华南理工大学通过使用非中心馈电振子使振子在馈电点两边的电流实现90°相位差，通过将振子弯折使得两个相位相差90°的电流在空间上正交，获得了LTE圆极化基站天线。电子科技大学则是利用缝隙长度及其匹配馈电微带枝节长度的变化激发介质谐振器的高次模，设计了宽带馈电结构馈电的LTE圆极化介质谐振器天线。但目前这两种天线的技术成熟度比较低，尺寸仍然较大。

发明内容

基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种双馈圆极化天线，解决当前空基通信平台宽带圆极化天线难以小型化的问题。

一种双馈圆极化天线，包括馈电柱及依次层叠间隔设置的寄生金属层、第一介质层、主辐射金属层、馈电金属层、第二介质层、接地金属层及馈电网络；所述主辐射金属层包括切一组对角的矩形金属片，所述矩形金属片构成简并模产生两个幅度相等、相位相差90°的正交简并模；矩形金属片的内部开设有辐射口；所述馈电金属层包括间隔设置的第一馈电片和第二馈电片，第一馈电片和第二馈电片均呈带状设置，第一馈电片的长度方向与第二馈电片的长度方向相互垂直；所述馈电网络包括第一端口和第二端口，所述第一端口和第二端口的固定相位差为90°；所述馈电柱包括第一馈电柱和第二馈电柱，所述第一馈电柱的一端与第一馈电片电性连接，第一馈电柱的另一端与第一端口电性连接，所述第二馈电柱的一端与第二馈电片电性连接，所述第二馈电柱的另一端与第二端口电性连接；双馈圆极化天线还包括依次层叠间隔设置的第一介质板、第二介质板、第三介质板及第四介质板，寄生金属层设置于第一介质板上，主辐射金属层设置于第二介质板上，馈电金属层设置于第三介质板上，接地金属层设置于第四介质板上靠近第三介质板的一侧，馈电网络设置于第四介质板上远离第三介质板的一侧；第一介质层位于第一介质板和主辐射金属层之间，第二介质层位于第三介质板与接地金属层之间。

上述双馈圆极化天线，利用切一组对角的矩形金属片构成的简并模分离单元产生两个幅度相等、相位相差90°的正交简并模，利用正交的两个简并模在远场辐射圆极化波；同时通过第一馈电片和第二馈电片与馈电网络的电性连接确保圆极化辐射，如此能有效地提高天线的阻抗带宽和轴比带宽、抑制交叉极化。主辐射金属层利用耦合的第一介质层和第二介质层将能量传递给寄生金属层，通过此种方式能够展宽天线的驻波带宽和轴比带宽；辐射口的开设能够拓展驻波带宽，如此能使在减小天线尺寸的情况下保证天线的性能。

在其中一个实施例中，所述寄生金属层呈矩形。当寄生金属层呈矩形时，寄生金属层对天线的驻波带宽和轴比带宽的展宽效果好。

在其中一个实施例中，所述辐射口为圆形口。圆形的辐射口能够使得矩形金属片保持对称性，有利于天线圆极化的形成。