[发明专利]一种圆极化双波束缝隙谐振腔天线

说明书

本发明公开了一种圆极化双波束缝隙谐振腔天线，包括上介质基板、下介质基板、双波束天线模块和极化转化模块。双波束天线模块包括谐振腔和均设在谐振腔内的16个缝隙天线；16个缝隙天线呈4*4阵列布设，并形成两个2*4子阵；一个2*4子阵产生前向波束，另一个2*4子阵产生后向波束。极化转化模块包括16个偶极子金属条带，16个偶极子金属条带呈4*4阵列布设在上金属层上，且与16个缝隙天线的位置相对应，每个偶极子金属条带的中心点与对应缝隙天线的中心点位于同一竖直直线上。极化转化模块将缝隙天线辐射出的电磁波的极化特性由线极化转变为圆极化。带有圆极化特性的双波束天线，能在结构和馈电方式简单的情况下实现高增益低剖面，适用于室内无线通信系统。

技术领域

本发明涉及一种缝隙谐振腔天线，特别是一种圆极化双波束缝隙谐振腔天线。

背景技术

随着室内无线通信的发展，天线得以发展以实现更好的系统性能。与传统的全向天线相比，双波束天线可以产生两个定向波束。其可以将功率限制在某个方向以减少无用的能量辐射，从而有效地改善链路质量并减少信道干扰。同时，双波束天线将减少天线数量并减少馈电网络复杂度。因此，双波束天线是室内无线通信的良好候选者。

在通信系统中，通常需要天线来实现高增益以减少信号干扰。此外，传播主要受室内无线通信中墙壁，天花板，地板和障碍物的反射影响，导致频率选择性多径衰落，圆极化波发射/接收显著减轻了多径衰落。因此，实现圆极化双波束天线也具有一定的实际意义。

然而实现一个低剖面高增益的圆极化双波束天线并非易事，因为传统的贴片天线由于其低辐射效率和口径面积等限制，导致其无法进一步提高增益，同时圆极化实现往往需要比较复杂的结构设计，这势必也会引入很多冗杂的结构，因此设计一个结构和馈电简单的圆极化双波束天线成为了一个难题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种圆极化双波束缝隙谐振腔天线，该圆极化双波束缝隙谐振腔天线带有圆极化特性，能在结构和馈电方式简单的情况下实现了高增益低剖面。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种圆极化双波束缝隙谐振腔天线，包括上介质基板、下介质基板、双波束天线模块和极化转化模块。

上介质基板同轴设置在下介质基板的上方，且两者之间具有空气间隙。

下介质基板的上表面设置有缝隙贴片金属层。

双波束天线模块设置在缝隙贴片金属层上，双波束天线模块包括谐振腔和均设置在谐振腔内的16个缝隙天线；16个缝隙天线呈4*4阵列布设，并形成两个2*4子阵；其中一个2*4子阵产生前向波束，另一个2*4子阵产生后向波束。

上介质基板的上表面设置有上金属层。

极化转化模块包括16个偶极子金属条带，16个偶极子金属条带呈4*4阵列布设在上金属层上，且与16个缝隙天线的位置相对应，每个偶极子金属条带的中心点与对应缝隙天线的中心点位于同一竖直直线上。

极化转化模块将缝隙天线辐射出的电磁波的极化特性由线极化转变为圆极化。

谐振腔呈矩形或正方形，以谐振腔的中心为原点，将过原点且与谐振腔其中一条边长相平行的直线作为x轴，将过原点且与谐振腔另一条边长相平行的直线作为y轴。

谐振腔内具有均与x轴相平行的7根八分等线，7根八分等线包括间隔布设的4根奇数八等分线和三根偶数八等分线；每根奇数八等分线附近均设置四个缝隙天线，四个缝隙天线对称设置在y轴两侧，位于y轴同侧的两个缝隙天线分别位于对应奇数八等分线的两侧。

每个缝隙天线均为长方形，缝隙天线的长边与x轴相平行。

每个偶极子金属条带与x轴之间的夹角均为θ，θ值能够根据极化特性进行调整。