[发明专利]基于全向双圆极化相控任意多极化天线和多极化通道通信系统

说明书

本发明提供了一种基于全向双圆极化相控任意多极化天线和多极化通道通信系统，包括：天线部件、相移网络以及信号解耦网络；所述天线部件包括：全向双圆极化天线、双馈电端口；所述双馈电端口依次与相移网络、信号解耦网络级联；在基于全向双圆极化的任意多极化天线的发射部分中，信号依次通过信号解耦网络、相移网络、双馈电端口传输到双圆极化天线进行辐射；在基于全向双圆极化的任意多极化天线的接收部分中，双圆极化天线接收到电磁信号后依次通过相移网络和信号解耦网络进行输出。本发明中，任意极化天线能够实现任意多极化全向辐射，且具有较高的增益，多极化通道间信号隔离度高；本发明结构合理，使用方便，全向性能好。

技术领域

本发明涉及天线和通信系统技术领域，具体地，涉及一种基于全向双圆极化相控任意多极化天线和多极化通道通信系统，尤其涉及一种通过全向双圆极化实现任意极化的天线和基于该天线进行多极化通道同时通信系统。

背景技术

根据电磁波基础理论，任意线极化波可以由旋向相反的双圆极化波进行合成，因此任意极化天线可以通过双圆极化天线进行相控合成。现有技术中亟需一种基于全向双圆极化相控任意多极化天线和多极化通道通信系统。

Zhou Bin,Junping Geng等人2015年在International Journal of Antennasand Propagation发表的文章“Dual Circularly Polarized Omnidirectional Antennawith Slot Array on Coaxial Cylinder”提出了一种全向双圆极化天线，但是由于其左右旋圆极化馈电端口分布在天线的上下两端。天线竖直放置时下端馈电口线缆对辐射方向图没有影响，但上端馈电端口所接线缆的下垂部分必定会影响辐射方向图，从而影响天线的全向圆极化特性，且导致安装不便。

专利文献CN106229635B公开了一种同侧馈电的全向双圆极化天线，包括：辐射结构、类同轴阻抗匹配结构、射频激励转换T型连接结构，所述类同轴阻抗匹配结构分为上类同轴阻抗匹配结构和下类同轴阻抗匹配结构，所述辐射结构的上、下端分别连接上类同轴阻抗匹配结构的下端和下类同轴阻抗匹配结构的上端，上类同轴阻抗匹配结构的上端用金属圆片封闭，下类同轴阻抗匹配结构的下端连接射频激励转换T型连接结构，射频激励转换T型连接结构的接口能够直接采用SMA接头馈线进行射频激励。该专利在结构和性能上仍然有待提高的空间。

2019年在IEEE Access发表的文章“Dual CP Polarization Diversity andSpace Diversity Antennas Enabled by a Compact T-shaped Feed Structure”提出了一种通过T型头在天线同一端激励双圆极化的全向天线，避免天线上下两端馈电线缆对辐射方向图造成影响，并对该天线的双圆极化的特性进行仿真和实测，但是该文献并没有对双圆极化合成任意线极化特性进行分析和实测，且由于同一端进行馈电，天线辐射双圆极化波的初始相位并不相同，因此合成线极化波的相位需要进行校准。与此同时，任意多极化同时辐射特性也没有得到研究，利用该特性进行多通道通信具有充分的潜力。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种任意多极化的全向天线和基于该天线的多极化通道通信系统。该天线能够实现任意极化全向电磁波辐射，-8dB带宽达到10％，在整个带宽内能实现任意极化的全向电磁波辐射，带内增益大于5dB。基于该天线设计多极化通道通信系统，对不同通道使用不同极化电磁波同时进行通信，能够实现不同通道相同功率同时发射信号时，不同通道之间的信号功率差达30dB。

根据本发明提供的一种基于全向双圆极化的任意多极化天线和多极化通道通信系统，包括：基于全向双圆极化的任意多极化天线、多端口相移网络、信号解耦网络，所述基于全向双圆极化的任意多极化天线分为全向双圆极化天线和双馈电端口，双端口依次与多端口相移网络、信号解耦网络级联。在发射部分中，信号依次通过解耦网络、相移网络、双馈电端口传输到双圆极化天线进行辐射。在接收部分中，双圆极化天线接收到电磁信号后依次通过相移网络和解耦网络进行输出。