低剖面共口径共极化双端口天线

专利检索2024-11-23  22


本发明属于无线通信,具体涉及低剖面共口径共极化双端口天线。


背景技术:

1、随着无线通信技术的不断发展,对天线设备的多功能与小型化提出了越来越高的要求。天线的集成化程度成为一个重要的参考指标,特别是应用在移动终端设备、卫星、舰船等场景下。共口径天线就是为了这一特殊需求而产生的多个端口共用一个辐射口径的天线,它在不占用额外空间的前提下集成了多个端口或工作模式,也为进一步提高移动系统的传输容量打下了良好的基础。与此同时,共极化技术也在不断的发展,与双极化或者多极化相比,可将应用于正交极化对应的信道分别独立出来,则可进一步提升频谱利用率。但是同时应注意到,多端口共极化与多端口共口径本身就具体矛盾性,如:多个端口如何在共极化情况下保持各自良好的工作特性并相互独立、多端口如何紧凑的设计以此来保证共口径结构都是亟待解决的问题。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供低剖面共口径共极化双端口天线,采用了混合式馈电技术,在保持良好的阻抗匹配及端口隔离特性的同时,极大程度上降低了天线的剖面高度,提高了天线的功能性、集成度和环境适应度。

2、本发明所采用的技术方案是,低剖面共口径共极化双端口天线,包括有解释由上至下依次设置的第一介质基板、第二介质基板及第三介质基板;第一介质基板上表面设置有第一金属贴辐射片单元,第二介质基板上表面印刷有第二金属辐射贴片、第三介质基板的上表面相对方向上印刷有第一馈电微带线及第二馈电微带线;还包括有金属探针;第三介质基板的下表面印刷有金属地板,金属地板上开有通孔,金属探针的第一端位于通孔内,金属探针依次贯穿第三介质基板、第一馈电微带线、第二介质基板及第一介质基板,金属探针的第二端与第一金属贴辐射片单元连接,金属探针同时还与第一馈电微带线连接;

3、还包括有若干个金属短路柱,若干个金属短路柱以金属探针为圆心成圆弧形排布,每个金属短路柱的第一端与金属地板连接,每个金属短路柱的第二端依次贯穿第三介质基板、第二介质基板后与第二金属辐射贴片连接。

4、本发明的特征还在于:

5、第一金属贴辐射片单元包括有第一金属贴辐射片,第一辐射金属贴片为正方形金属片,印刷在第一介质基板的上表面;第二金属辐射贴片为正方形金属片,第二金属辐射贴片与第一馈电微带线同侧的边缘处设置有缺口,缺口在第三介质基板上的投影在第一馈电微带线端部外围,第二金属辐射贴片与第一馈电微带线不接触;第一金属贴辐射片中心点的投影与第二金属辐射贴片中心点的投影重合;第二金属辐射贴片的边长大于第一金属贴辐射片的边长;

6、第一金属贴辐射片的四周围边上蚀刻有窄缝隙槽,辐射金属贴片与第一馈微带馈线同侧的边沿上设置有窄微带线,窄微带线位于一个窄缝隙槽内,窄微带线的第一端端部与第一金属贴辐射片连接;金属探针依次贯穿第三介质基板、第一馈电微带线、第二介质基板及第一介质基板,金属探针的第二端与窄微带线的第二端端部连接。

7、金属短路柱的数量为5个,相邻两个金属短路柱所形成的夹角为35°。

8、第一介质基板、第二介质基板及第三介质基板均采用相对介电常数为3.48、损耗角正切0.004的ro4350材料。

9、第一介质基板的厚度为1mm,第二介质基板和第三介质基板的厚度均为0.5mm。

10、本发明的有益效果是:

11、(1)本发明低剖面共口径共极化双端口天线在同一天线口径下实现了共极化、双端口辐射特性,具有功能与结构的高度集成性。

12、(2)本发明低剖面共口径共极化双端口天线形成的两端口共极化分别基于金属探针底馈、耦合馈电两种馈电方案实现,两种馈电方案互不干扰,天线端口控制简单,天线整体结构紧凑、剖面低。整个天线可以基于印刷电路板技术实现,易于加工和制作、成本低廉。

13、(3)本发明低剖面共口径共极化双端口天线中的两端口在共极化辐射的基础上可实现20db的隔离度,满足高隔离度特性。综上所述,本发明天线采用了混合式馈电技术,在保持良好的阻抗匹配及端口隔离特性的同时,极大程度上降低了天线的剖面高度,增强了天线的功能性和环境适应度,由于发明天线结构紧凑,馈电方式易于用于阵列的排布,所以还具有一定应有拓展性,可用于其他场景下的天线阵中。本发明天线着眼于满足无线通信系统的多端口天线的多功能、集成化发展趋势,是一种具有双端口共口径、共极化的低成本紧凑型天线。



技术特征:

1.低剖面共口径共极化双端口天线,其特张在于,包括有由上至下依次设置的第一介质基板(1)、第二介质基板(2)及第三介质基板(3);第一介质基板(1)上表面设置有第一金属贴辐射片单元,第二介质基板(2)上表面印刷有第二金属辐射贴片(6)、第三介质基板(3)的上表面相对方向上印刷有第一馈电微带线(7)及第二馈电微带线(8);还包括有金属探针(9);第三介质基板(3)的下表面印刷有金属地板(4),金属地板(4)上开有通孔(11),金属探针(9)的第一端位于通孔(11)内,金属探针(9)依次贯穿第三介质基板(3)、第一馈电微带线(7)、第二介质基板(2)及第一介质基板(1),金属探针(9)的第二端与第一金属贴辐射片单元连接,金属探针(9)同时还与第一馈电微带线(7)连接;

2.根据权利要求1所述的低剖面共口径共极化双端口天线,其特张在于,所述第一金属贴辐射片单元包括有第一金属贴辐射片(5),第一辐射金属贴片(5)为正方形金属片,印刷在第一介质基板(1)的上表面;第二金属辐射贴片(6)为正方形金属片,第二金属辐射贴片(6)与第一馈电微带线(7)同侧的边缘处设置有缺口,缺口在第三介质基板(3)上的投影在第一馈电微带线(7)端部外围,第二金属辐射贴片(6)与第一馈电微带线(7)不接触;第一金属贴辐射片(5)中心点的投影与第二金属辐射贴片(6)中心点的投影重合;第二金属辐射贴片(6)的边长大于第一金属贴辐射片(5)的边长;

3.根据权利要求2所述的低剖面共口径共极化双端口天线,其特张在于,所述金属短路柱(10)的数量为5个,相邻两个金属短路柱(10)所形成的的夹角为35°。

4.根据权利要求1所述的低剖面共口径共极化双端口天线,其特张在于,所述第一介质基板(1)、第二介质基板(2)及第三介质基板(3)均采用相对介电常数为3.48、损耗角正切0.004的ro4350材料。

5.根据权利要求1所述的低剖面共口径共极化双端口天线,其特张在于,所述第一介质基板(1)的厚度为1mm,第二介质基板(2)和第三介质基板(3)的厚度均为0.5mm。


技术总结
本发明公开低剖面共口径共极化双端口天线,包括有解释由上至下依次设置的第一介质基板、第二介质基板及第三介质基板;第一介质基板上表面设置有第一金属贴辐射片单元,第二介质基板上表面印刷有第二金属辐射贴片、第三介质基板的上表面相对方向上印刷有第一馈电微带线及第二馈电微带线;还包括有金属探针;第三介质基板的下表面印刷有金属地板,金属地板上开有通孔,金属探针的第一端位于通孔内,金属探针的第二端依次贯穿第三介质基板、第一馈电微带线、第二介质基板及第一介质基板后与第一金属贴辐射片单元连接;还包括有若干个金属短路柱。该天线在保持良好的阻抗匹配及端口隔离特性的同时,极大程度上降低了天线的剖面高度。

技术研发人员:李晖,王丽黎,张凯
受保护的技术使用者:西安理工大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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