[发明专利]一种馈电网络层、天线系统及其产生四种极化方式的方法

说明书

本发明公开了一种馈电网络层，包括互成镜像对称的两个馈电网络；每个馈电网络包括馈电输入端口、Wilkinson功分器、慢波线结构、Schiffman移相器和分支线定向耦合器；一种天线系统，包括从下往上依次层叠的馈电网络层、第二介质基板层、金属地层、第一介质基板层和辐射层；一种天线系统产生四种极化方式的方法，其四种极化方式为：左旋圆极化、右旋圆极化、+45°线极化和‑45°线极化。本发明设计巧妙、结构简单，解决了现有技术中使用的通过改变天线振子的物理方向以及通过加载射频开关来实现四极化天线而导致结构不稳定、成本高的缺陷，保证了天线加工简单、易于集成的要求。

技术领域

本发明涉及天线领域，具体地讲，是涉及一种馈电网络层、天线系统及其产生四种极化方式的方法。

背景技术

随着现代通信技术飞速发展以及认知无线电、MIMO、物联网等系统的兴起，多功能通信在移动通信和卫星通信系统中的需求越来越大。而多极化以及极化选择技术则因其防止信道衰落、增强通信可靠性和信道容量的优点而被广泛的应用在多功能通信系统中。因此，天线多极化也是当前天线领域一大研究热点。

为了同时实现天线的四极化进而实现MIMO系统的工作，毕奇等人公开了一种四极化天线和四极化多天线阵(毕奇、谢伟良，四极化天线和四极化多天线阵，中国发明专利，申请号201210231562.8，申请日2012.07.05)，通过将四个具有不同极化方向的极化振子集成在一个天线振子中，实现了天线的四极化功能。只是该天线存在四个极化都是线极化，且四个天线振子间的极化隔离度并不好等缺点。Y-F.Wu等人公开了一种可重构的四极化缝隙耦合天线(Y-F.Wu,C-H.Wu,D-Y Lai,and F-C.Chen,“A Reconfigurable Quadri-Polarization Diversity Aperture-Coupled Patch Antenna,”IEEE Trans.AntennasPropag,vol.55,no.3,pp.1009-1012,Mar.2007)，通过在馈电网络中加载射频开关来控制信号通路来实现极化选择。只是由于加载射频开关导致结构复杂，实际加工困难、成本高等缺点。

综上所述，目前出现的四极化天线实现方式在加工和性能两方面难以实现兼顾，难以满足市场的实际需求。

发明内容

为克服现有技术中的上述问题，本发明提供设计巧妙、结构简单的一种馈电网络层。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种馈电网络层，包括互成镜像对称的两个馈电网络；每个馈电网络包括馈电输入端口、Wilkinson功分器、慢波线结构、Schiffman移相器和分支线定向耦合器；每个馈电网络中的馈电输入端口连接Wilkinson功分器的输入端口，Wilkinson功分器的第一输出端口依次连接慢波线结构、Schiffman移相器和分支线定向耦合器的第一输入端口；两个馈电网络通过交叉结构的四个端口连接在一起；交叉结构的第一端口和第三端口分别连接第一馈电网络中的分支线定向耦合器的第二输入端口和第二馈电网络中的分支线定向耦合器中的第二输入端口，交叉结构的第二端口和第四端口分别连接第一馈电网络中的Wilkinson功分器的第二输出端口和第二馈电网络中的Wilkinson功分器的第二输出端口；两个分支线定向耦合器中的四个输出端口为馈电输出端口。

一种包括上述馈电网络层的天线系统，包括从下往上依次层叠的馈电网络层、第二介质基板层、金属地层、第一介质基板层和辐射层，以及垂直穿过馈电网络层、第二介质基板层、金属地层、第一介质基板层和辐射层，并且，电连接馈电网络层和辐射层的金属探针，其中，所述馈电网络层采用如上述所述的馈电网络层；并且，两个分支线定向耦合器中的四个馈电输出端口，通过四根金属探针与辐射层的四个第一开孔电连接。