[发明专利]一种高前后比的低剖面宽带双极化天线

说明书

技术领域

本发明属于双极化天线技术领域，尤其涉及一种高前后比的低剖面宽带双极化天线。

背景技术

双极化天线能发射或接收两个正交极化的电磁波，因此在同一频带内，天线可以同时发射或接收两路信号。双极化天线可以实现两幅天线的作用，可缩减天线成本和安装空间；同时，收发天线采用正交极化可以减小收发天线间的互耦影响，改善通信质量；收发天线同时工作时还可以扩展通信链路，增加通信容量。目前，双极化天线被广泛的应用于无线通信以及雷达成像领域。常用的双极化天线形式有正交的半波振子天线和双极化微带天线。正交的半波振子采用两个半波振子天线正交放置，在中心处分别对两振子馈电，可获得双向辐射，增益较低，为得到单向辐射，需在天线一侧0.25λ～0.5λ的位置放置金属反射板，但是其前后比无法满足要求。在移动载体通信应用中，通常要求天线具有具有低剖面和高前后比特性，这在高速移动平台的应用中尤其明显。双极化微带天线具有微带天线低剖面的特点，但随着微带天线横向尺寸减小，定向性会变差，前后比较低且带宽较窄，为了增加前后比和阻抗带宽，常用方法包括在天线顶端增加偶极子天线来增加前后比等，但同时会造成天线高度的明显增加。在移动通信中，天线的工作带宽是很重要的技术指标，为适应当前高速大容量通信的需求，天线具有宽频带是发展趋势。对于双极化天线，天线尺寸和带宽之间存在着矛盾，尤其在天线高度受到限制时，天线带宽很难增加。根据现有的双极化天线技术，当天线高度小于0.1λ时，受到天线高度的限制，天线带宽仅能达到20％左右。因此，在低剖面结构下，如何实现双极化定向天线的宽频带和高前后比特性是无线通信领域急需解决的难题。天线在小尺寸时，其输入阻抗表现为明显的谐振特性，电阻和电抗均变化剧烈，这使得天线与50欧姆标准馈线连接时表现为窄带特性。天线在低剖面情况下，输入电阻会明显减小，使得阻抗匹配变得更加困难，同时天线的前后比只能在10dB以下。因此，对于双极化定向天线，在低剖面下获得宽频带和高前后比特性一直都没有解决。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有的双极化天线技术，当天线高度小于0.1λ时，天线带宽仅能达到20％左右；天线在小尺寸时，其输入阻抗表现为明显的谐振特性，电阻和电抗均变化剧烈，使得天线与50欧姆标准馈线连接时表现为窄带特性；天线在低剖面情况下，输入电阻会明显减小，使得阻抗匹配变得更加困难。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种高前后比的低剖面宽带双极化天线。

本发明是这样实现的，一种高前后比的低剖面宽带双极化天线，所述高前后比的低剖面宽带双极化天线设置有辐射贴片，微带传输线和反射地板；

所述辐射贴片位于低剖面宽带双极化天线的最上层，并在最外侧通过短路墙与所述反射地板相连；所述微带传输线位于所述辐射片的下面；所述反射板位于低剖面宽带双极化天线的最下层；

所述辐射贴片采用四个中心对称分布的辐射元组成；所述辐射贴片对角线方向的一对辐射元构成一个线极化工作状态，另一对辐射元构成正交的线极化工作状态；

微带线采用交叉型的馈电方式，一对辐射元分别通过一条微带传输线进行耦合馈电和直接馈电，另一对辐射元也通过相同形式的微带传输线连接并馈电，两条微带传输线交叉的部分通过对其中一个微带线的弯折进行隔离。

进一步，所述辐射元是四个对称式的梯型辐射片，每对辐射元通过微带传输线馈电。

进一步，所述微带传输线采用了交叉的双馈电线结构，一条馈电线分别对一对梯形贴片进行耦合馈电和直接馈电。

进一步，所述微带传输线分别有水平和垂直部分，通过设置微带线与贴片和短路墙的距离，可以用于阻抗变换。

进一步，所述梯形贴片通过短路墙和地板相连接。

进一步，所述射频接头置于金属底板的下侧，所述射频接头的内芯穿过金属地板与微带传输线连接，所述射频接头的外皮与金属底板连接。

本发明的另一目的在于提供一种使用所述高前后比的低剖面宽带双极化天线的可穿戴医疗保健和生物医学设备。

本发明的另一目的在于提供一种使用所述高前后比的低剖面宽带双极化天线的雷达阵列天线。