[发明专利]一种双极化天线单元、四极化天线以及MIMO系统

权利要求书

1.一种双极化天线单元，所述天线单元包括单环天线本体，其特征在于，所述单环天线本体上具有零相移结构，所述单环天线本体上还具有第一激励端口(100)和第二激励端口(101)；

在所述第一激励端口(100)馈电时，在所述第一激励端口输入第一激励电流，在第一激励电流的激励作用下，所述零相移结构使得所述单环天线中形成幅度均匀且同相的电流分布，其辐射特性等效为磁偶极子；

在所述第二激励端口(101)馈电时，在所述第二激励端口输入第二激励电流，在第二激励电流的作用下，所述零相移结构使得所述单环天线中形成关于两个馈电的连线对称的幅度相等、方向相反电流的分布，在所述第二激励电流的激励下，所述单环天线的辐射特性等效为与所述磁偶极子正交的电偶极子。

2.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述单环天线本体的形状为圆环结构、椭圆环结构、矩形环结构、三角环结构中的一种。

3.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述第一激励端口的馈电结构采用共面带状线结构。

4.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述第二激励端口的馈电结构采用共面波导结构。

5.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述零相移结构为沿所述单环天线本体周向分布的二维栅格排列形成的准周期结构。

6.根据权利要求1所述的天线单元，其特征在于，所述第一激励端口(100)和所述第二激励端口(101)之间的位置相位相差180°。

7.一种四极化天线，其特征在于，所述四极化天线由第一双极化天线单元和第二双极化天线单元共点正交构成，所述第一双极化天线单元和第二双极化天线单元为权利要求1-5之一所述的双极化天线单元。

8.一种基于单个金属环的双极化电、磁偶极子天线单元及所构成的四极化MIMO天线系统，其特征在于双极化电、磁偶极子天线由一个采用双端口激励的环天线来分别实现两种不同的电流分布，使其辐射特性分别对应于一个电偶极子和一个与之正交的磁偶极子，通过对双端口采用不同的激励结构和位置来获得两种正交的辐射模式，实现共点正交且具有正交方向图的电、磁偶极子天线。四极化天线由两个上述双极化天线共点正交构成，四个天线工作在相同频带，不需要添加额外提高天线间隔离度的结构和设计，此四极化天线本身就具有较低的耦合。

9.根据权利要求1所述的一种基于单个金属环的双极化电、磁偶极子天线单元及所构成的四极化MIMO天线系统，双极化天线的特征在于利用同一个金属环天线作为辐射体，通过不同的激励结构和位置能够分别实现电偶极子辐射模式和磁偶极子辐射模式；在第一端口100馈电时，环天线会形成幅度均匀且同相的电流分布，其辐射特性可以等效为磁偶极子；在第二端口馈电时，输入等幅反相的激励电流，此时环天线的辐射特性可以等效为电偶极子；由此电偶极子和磁偶极子所构成的双极化MIMO天线本身就具有较高的隔离度，不需要采取其他降耦合设计；四极化MIMO天线系统由2个上述双极化MIMO天线构成，获得了具有低耦合、共点正交辐射特性的2个电偶极子和2个磁偶极子，能同时获取空间中同一点的2个正交的电场分量和2个正交的磁场分量，构成了一种四极化矢量天线。

10.根据权利要求1所述的一种基于单个金属环的双极化电、磁偶极子天线单元及所构成的四极化MIMO天线系统，在第一端口馈电时其特征在于环天线上具有均匀的电流分布，其馈电可以采用共面带状线或其他结构，环天线的结构和形状任意，任意为能够是圆形、矩形或其他，在第二端口馈电时，其特征在于使环天线上形成等幅反相的电流，等效为电偶极子，其馈电结构可以采用共面波导或其他结构，环天线的结构和形状任意，任意为能够是矩形、三角形或其他结构。