[发明专利]一种基于共模差模的双极化/圆极化开口环天线

说明书

一种基于共模差模的双极化/圆极化开口环天线，包括介质基板，介质基板上印刷有开口辐射环、共模馈电结构和差模馈电结构；开口辐射环为天线辐射结构，包含一对开口窄缝和一个开口宽缝；差模馈电结构具有第一端口，共模馈电结构具有第二端口；通过差模馈电结构激励开口辐射环的差模模式，通过共模馈电结构激励开口辐射环的共模模式，实现共模模式和差模模式同时工作在开口辐射环；当第一端口和第二端口输入不同信号，实现双极化辐射；当第一端口和第二端口输入相同信号，实现圆极化辐射。本发明可解决传统双极化天线需要引入90°相移才能实现圆极化辐射的问题，简化了传统双馈天线实现圆极化辐射的馈电结构，在无线通信领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及天线结构，特别涉及一种基于共模差模的双极化/圆极化开口环天线。

背景技术

随着无线通信技术的飞速发展，传统的单线极化天线已经不适合于发射和接收不同极化的信号。双极化天线和圆极化天线由于其优异的特性而得到了越来越多的研究和探索，如发射天线和接收天线之间的多径效应减少等。因此，双极化天线和圆极化天线被广泛用于各种无线系统。传统的双极化天线需要双端口等幅且具有90°相位差进行馈电才能实现圆极化辐射，因此需要引入额外的相移结构或器件以实现90°相移，增加了天线馈电结构的占用空间以和设计复杂度。例如专利CN108470979A等采用的即是上述架构。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于共模差模的双极化/圆极化开口环天线，将双极化天线进行等幅同相馈电即可实现圆极化辐射，可解决传统双极化天线需要引入90°相移才能实现圆极化辐射的问题，简化了传统双馈天线实现圆极化辐射的馈电结构，在无线通信领域具有很好的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于共模差模的双极化/圆极化开口环天线，包括介质基板，所述介质基板上印刷有开口辐射环、共模馈电结构和差模馈电结构；所述开口辐射环为天线辐射结构，包含一对开口窄缝和一个开口宽缝；所述差模馈电结构具有第一端口，所述共模馈电结构具有第二端口；

通过差模馈电结构激励开口辐射环的差模模式，通过共模馈电结构激励开口辐射环的共模模式，实现共模模式和差模模式同时工作在开口辐射环；

当所述第一端口和第二端口输入不同信号，实现双极化辐射；

当所述第一端口和第二端口输入相同信号，实现圆极化辐射。

在一个实施例中，所述开口辐射环为开口状环路，印刷在所述介质基板的上表面，沿Y轴对称。

在一个实施例中，所述差模馈电结构为印刷在介质基板下表面的弯折枝节。

在一个实施例中，所述共模馈电结构由直线开路枝节和开口小环组成，所述直线开路枝节印刷在所述介质基板的下表面，所述开口小环印刷在所述介质基板的上表面。

在一个实施例中，所述第一端口位于介质基板的侧面，通过同轴线内芯与外导体分别连接差模馈电结构与开口辐射环实现差模馈电；所述第二端口位于介质基板的侧面，通过同轴线内芯和外导体分别连接直线开路枝节和开口辐射环实现共模馈电。

在一个实施例中，所述直线开路枝节与开口小环均沿Y轴对称，所述开口小环为带有一对开口缝隙的开口状环路，开口小环内的一对开口缝隙宽度W4与直线开路枝节的宽度W2有如下关系：W2/W4∈[1.6,2]。

在一个实施例中，所述差模馈电结构的水平枝节长度L₄与末端垂直枝节长度L₅之和，同直线开路枝节的长度L₂之间的误差不超过5％。即：L₂/(L₄+L₅)∈[0.95,1.05]。