[发明专利]一种基于介质极化器的全方位面覆盖圆极化多波束天线

说明书

本发明提供的一种基于介质极化器的全方位面覆盖圆极化多波束天线，包括：环形极化器，包括多个介质片，各个介质片之间环绕排列形成环形，每个介质片与方位面均呈45度夹角；底部介质支撑环，设置在环形极化器的底部；顶部介质支撑环，设置在环形极化器的顶部；多个扇形夹角反射器，设置在环形极化器的内侧，各个扇形夹角反射器之间环绕排列成环形，每个扇形夹角反射器均包括上下两个底面、位于侧边的两个侧面以及位于外侧的弧面，上下两个底面和两个侧面上均设置有金属层；多个同轴接头，每个同轴接头分别与一个扇形夹角反射器连接。解决目前传统设计中普遍存在的天线结构及馈电网络复杂、额外控制电路引入损耗、加工难度大的问题。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种基于介质极化器的全方位面覆盖圆极化多波束天线。

背景技术

随着移动通信技术的不断发展，当代通信系统往往会遇到多目标通信的需求，由于通信目标与基站之间的相对位置不固定，为了保障通信质量，通常会在基站端使用全向天线以达到范围更广的信号覆盖。虽然这样可以有效地解决信号覆盖问题，但是全向天线在实际应用中还可能存在能量浪费的问题。例如，当通信目标相对集中在某一小片范围时，全向天线仍然会向该范围之外的区域辐射电磁波信号，这样就会不可避免地造成能量的浪费。为了解决这一问题，具有全方位面覆盖能力的波束扫描方案被提出。在这一方案中，天线发射的单一波束为高增益的定向波束，根据目标位置的不同天线波束的指向可相应改变，在扫描过程中，所有波束的半功率波束宽度需覆盖整个方位面。

目前，已有的方案中，P.Chen等在《A Multibeam Antenna Based on SubstrateIntegrated Waveguide Technology for MIMO Wireless Communications》(IEEETrans.Antennas Propag.,vol.57,no.6,pp.1813-1821,June 2009)中提出了基于基片集成波导的多波束天线，此方案中，六个四波束的多波束天线被环形排列在金属三棱柱的侧面上，通过切换馈电端口来实现线极化的波束扫描，从而实现24个波束在全方位面上的360°扫描范围。L.Ge等在《Linearly Polarized and Circularly Polarized WidebandDipole Antennas With Reconfigurable Beam Direction》(IEEE Trans.AntennasPropag.,vol.66,no.4,pp.1747-1755,April 2018)中提出了一种天线波束可重构的方案，在此方案中，方形介质板的四周边缘处引入了多个开关二极管，通过控制二极管的开关状态来实现导波方向的切换，从而激励相对应的偶极子天线，进而实现波束在四个方向上的扫描。

但目前已报道的方案中，可以实现全方位面覆盖的天线多数为线极化天线，圆极化天线的设计较少提出。而且传统的全方位面覆盖天线普遍存在结构复杂、加工困难的问题，例如前面所述的两种现有方案中都为立体的天线结构，在加工过程中可能涉及多种工艺，例如机械加工、PCB加工等，在加工完成后还需要进行多个天线部分的组装、焊接等，这无疑会增加天线成本以及加工难度。另外，传统的全方位面覆盖天线普遍需要复杂的馈电网络或需要引入额外的控制电路，例如相移网络或开关二极管等，这些都会导致整个天线的损耗增加。

发明内容

本发明旨在提出一种馈电网络简单、加工方便的全方位面覆盖圆极化多波束天线，从而解决目前传统设计中普遍存在的天线结构及馈电网络复杂、额外控制电路引入损耗、加工难度大的问题。

为了实现前述发明目的，本发明提供的一种基于介质极化器的全方位面覆盖圆极化多波束天线，包括：

环形极化器，包括多个介质片，各个介质片之间环绕排列形成环形，每个介质片与方位面均呈45度夹角；

底部介质支撑环，设置在环形极化器的底部，并与多个介质片均连接；