[实用新型]一种宽带全向圆极化天线及无线通信设备

说明书

本实用新型公开了一种宽带全向圆极化天线及无线通信设备，包括同轴馈线、接地柱、位于顶层基板的零阶谐振辐射单元、位于中间层基板的半模基片集成波导单元及位于底层基板的准圆环形辐射单元；所述零阶谐振辐射单元包括顶层圆形Patch、顶层折弯电感线及顶层外圆环，所述半模基片集成波导单元包括中间层圆形Patch、中间层折弯电感线及中间层外圆环，所述准圆环形辐射单元包括底层圆形Patch、四个1/4圆弧及微带臂，本实用新型天线实现了2.3‑2.6GHz圆极化的全向覆盖，轴比性能再2.3‑2.6GHz均小于3dB。

技术领域

本实用新型涉及射频通信领域，具体涉及一种宽带全向圆极化天线及无线通信设备。

背景技术

天线极化是天线性能的一个重要指标。在过去的通信系统中，线极化是天线设计的主要选择，比如在2G-5G的基站通信系统中，天线极化方式采用的是±45°线极化。但是，线极化天线的抗多径衰落以及抗干扰的性能较差，因此，在卫星、船舶、广播等通信以及导航等性能要求很高的领域，天线的极化方式普遍采用圆极化，圆极化天线在上述领域中扮演了极为突出的贡献。

在传统的圆极化天线中，天线的普遍采用辐射朝某一方向的定向设计方案，该方案在通信方向已知的情况下，利用其窄波束、高增益特性，提高了系统的通信质量。但是，在绝大多数的民用通信领域中，通信方向是随机的、不可预测的，这导致了定向天线在民用通信领域受到了极大的限制，主要表现为覆盖性能差，信号无法360°全向地覆盖通信范围。

为解决上述问题，现有技术中存在各类型全向圆极化天线的设计方案。在较为传统方案中，如螺旋全向圆极化、圆极化贴片圆型阵列等均可实现全向圆极化的辐射特性，但是，该类型天线剖面高、体积较大、重量重，在很多通信领域中受到极大的限制。近年来，随着复合左右手传输线(CRLH)技术的发展，小型化全向圆极化天线的发展取得了突破性的成果。基于CRLH的全向圆极化天线利用了零阶谐振器电场垂直均匀分布的特性，并利用其激励出全向垂直极化的辐射特性，同时在零阶谐振器的地面上增加了准环天线实现全向水平极化，并让其与垂直极化出现90°相差，从而实现了全向圆极化特性。CRLH全向圆极化天线具有剖面低、体积小等尺寸优势。但是，由于CRLH为单点谐振结构，带宽较窄，因此，在带宽性能要求较高的应用场景，该类型天线仍然受到极大的限制。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本实用新型提供一种宽带全向圆极化天线及无线通信设备。

本实用新型天线不仅实现全向圆极化的辐射特性，还具有天线的低剖面特性，同时还实现天线的宽带化和小型化。

本实用新型采用如下技术方案：

一种宽带全向圆极化天线，包括位于顶层基板的零阶谐振辐射单元、位于中间层基板的半模基片集成波导单元及位于底层基板的准圆环形辐射单元；

所述零阶谐振辐射单元包括顶层圆形Patch、顶层折弯电感线及顶层外圆环，所述顶层圆形Patch通过顶层折弯电感线与顶层外圆环连接，所述顶层圆形Patch设置在顶层外圆环内；

所述半模基片集成波导单元包括中间层圆形Patch、中间层折弯电感线及中间层外圆环，所述中间层圆形Patch通过中间层折弯电感线与中间层外圆环连接，所述中间层圆形Patch设在中间层外圆环内；

所述准圆环形辐射单元包括底层圆形Patch、四个1/4圆弧及微带臂，所述四个1/4圆弧构成一个准圆环，所述底层圆形Patch构成整个天线的电气地，所述底层圆形Patch通过四个微带臂分别与四个1/4圆弧连接，所述底层圆形Patch设置在准圆环内；

还包括同轴馈线及接地柱，所述同轴馈线的内导体依次穿过底层圆形Patch、中间层圆形Patch与顶层圆形Patch连接，所述同轴馈线的外导体与底层圆形Patch及中间层圆形Patch连接；