[发明专利]一种宽带高隔离度双极化超表面天线

说明书

本发明属于无线信号传输技术应用领域，具体提供一种宽带高隔离度双极化超表面天线，用以解决传统微带天线带宽窄的问题；本发明对超表面辐射结构中的矩形贴片A、矩形贴片B、矩形贴片C及矩形贴片D分别进行开缝调节，使水平极化的主模式与高次模式的最强电流位置都处于矩形贴片D上、进而匹配矩形贴片D下方的微带缝隙耦合馈电结构实现水平极化辐射；使垂直极化的主模式与高次模式的最强电流位置都处于矩形贴片A上、进而匹配矩形贴片A下方的微带缝隙耦合馈电结构实现垂直极化辐射，大大简化了馈电结构设计复杂度，同时有效提高天线的隔离度；并且，引入的地板缝隙模式进一步扩宽天线带宽；最终实现宽带高隔离度双极化超表面天线的设计。

技术领域

本发明属于无线信号传输技术应用领域，涉及双极化超表面天线结构，具体提供一种宽带高隔离度双极化超表面天线。

背景技术

随着无线技术在个人通信和军事应用等领域的发展，对有限的频谱资源下通信系统天线的设计要求更高；双极化天线由于可以降低多径效应的影响、增加系统信道容量而被广泛应用于无线系统中，双极化天线实现宽带化，在有限的频谱资源下兼容多种通信标准或支持高速数据传输，可以减少一定工作频带内对天线数量的需求。此外，考虑到商业应用中的美学要求，最好采用低剖面的设计，以便天线或设备看起来平整。

交叉偶极子和多层印刷微带贴片天线都是实现双极化的常用天线类型；交叉偶极子天线实现双极化通常采用对两个独立的馈电端口分别馈电来实现天线的两种极化方式，传统的交叉偶极子天线实现双极化都具有较窄的工作带宽，而且往往天线剖面高度较高；微带天线可以通过对同一介质层上的不同贴片进行馈电获得两个正交极化，也可以通过对不同介质层的辐射贴片馈电形成两个正交极化模式，其剖面低但是仍然存在带宽窄的问题。微带天线的工作频带一般可以通过添加寄生单元、增加介质基板的层数或者增加厚度等等来实现拓展，但是这样设计比较复杂，且引入的带宽有限；随着超表面天线的提出，为解决微带天线存在的问题提供了新的思路。

发明内容

本发明的目的在于针对传统微带天线带宽窄的问题、提供一种宽带高隔离度双极化超表面天线，具有结构简单，且宽带、高隔离度的优点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种宽带高隔离度双极化超表面天线，包括：由上至下依次设置的超表面辐射结构1、上层介质基板2、金属接地板3、下层介质基板4及微带馈电结构5；其特征在于，

所述超表面辐射结构1由4块矩形贴片A、4块矩形贴片B、4块矩形贴片C与4块矩形贴片D组成，其中，4块矩形贴片A呈2×2阵列排布于中心位置，4块矩形贴片B、4块矩形贴片C与4块矩形贴片D围绕4块矩形贴片A设置，并且，矩形贴片A的尺寸为x₁×y₁、矩形贴片B的尺寸为x₂×y₁、矩形贴片C的尺寸为x₂×y₂、矩形贴片D的尺寸为x₁×y₂、且任意相邻矩形贴片之间的间距均为g；

所述矩形贴片A由沿X轴方向的2条缝隙分割为3块矩形子贴片A，所述矩形贴片B由沿X轴方向的2条缝隙与沿Y轴方向的1条缝隙分割为6块矩形子贴片B，所述矩形贴片C由沿X轴方向与Y轴方向的缝隙等分为4块矩形子贴片C，所述矩形贴片D由沿Y轴方向的缝隙等分为2块矩形子贴片D，矩形贴片B中沿X轴方向的缝隙与矩形贴片A中沿X轴方向的缝隙一一对应、且位于同一直线上，矩形贴片B中沿Y轴方向的缝隙与矩形贴片C中沿Y轴方向的缝隙位于同一直线上，所有缝隙的宽度均为s。

进一步的，所述矩形贴片A中，矩形贴片A被分割为三部分，其中外侧两部分子贴片的尺寸相同，且外侧两部分子贴片沿Y轴的尺寸小于位于中间的矩形子贴片沿Y轴的尺寸。

进一步的，缝隙宽度s需满足：s＜1/10x₁,s＜1/10x₂,s＜1/10y₁,s＜1/10y₂。(改前：