[发明专利]一种嵌入式宽带垂直极化多入多出天线

说明书

本发明公开一种嵌入式宽带垂直极化多入多出天线。所述天线多端口渐变天线金属结构(1)的顶部为中心凹陷的顶部圆盘金属结构(1a)，在中心凹陷的顶部圆盘金属结构(1a)的下部为渐变支瓣金属结构(1b)，多端口渐变天线金属结构(1)位于碗状金属结构(2)中；月牙形槽(3)位于碗状金属结构(2)的底部；天线输入输出端口(4)连接在渐变支瓣金属结构(1b)的下端；圆环状介质板(5)用于固定多端口渐变天线金属结构(1)和碗状金属结构(2)。利用本发明的结构，可以实现具有宽带垂直极化的多输入多输出辐射特性，且具有嵌入式结构，在诸如车辆、船舶、和飞行器等多种平台的非突出式通信系统方面有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于无线通信系统电子器件领域，具体涉及一种嵌入式宽带垂直极化多入多出天线。所述嵌入式宽带垂直极化多入多出天线具有超宽的工作频带，其包含多个激励端口，且每个端口单独被激励时，能在一个很宽的频带内产生垂直极化的定向辐射方向图，适用于诸如车辆、船舶、和飞行器等多种平台的嵌入式通信系统等领域。

背景技术

无线通信技术的不断发展以及电子设备高度集成化的快速演进，推动了信息获取手段以及信息交互的多样性，同时也对通信设备与平台的一体化融合提出了更高要求，特别地，对于车载，舰载，机载等应用，通信设备的外部结构需要与车辆、舰船、飞行器的外部结构相共形，因此，具有高性能的非突出式天线以及嵌入式天线显得尤为重要。

现有的装置在诸如车辆，船舶，飞行航空器等平台上的通信天线大多为突出式设备，而突出式的天线会带来剖面的增高以至于占用大量空间，会打破平台本来的外观，带来一系列机械、美观、防水等方面的问题，此外，还有可能恶化天线本身的辐射性能。之前已有的研究中，垂直极化宽带全向天线和垂直极化宽带多入多出天线都是突出式的，且剖面较高，而低剖面的垂直极化宽带全向天线和垂直极化宽带多入多出天线则带宽很窄。因此，非突出式天线的提出在保证天线辐射性能的前提下，通过充分利用新型的结构能大大降低天线的剖面。超宽的工作带宽不仅能够保证数据的高速传输，而且能够覆盖绝大多数频段需求以减少设备所需天线的数量。要在整个宽通信频段内用多入多出天线实现全向的信号覆盖，一般需要几副窄波束天线同时工作，但是由于天线端口间的相互耦合，往往会使得天线的整体性能大幅降低，导致多入多出带来的多样化增益不能被高效地利用。因此，在多种通信平台中，用具有非突出式结构的单个天线在较宽的通信频段内实现垂直极化的多入多出辐射特性并具有着重要意义。

发明内容

技术问题：为了解决在多种平台所需的通信设备能够最大程度的降低剖面以保持平台原有的外形，并且能够在一个很宽的频带内产生多个垂直极化的定向辐射方向图，本发明提供一种嵌入式宽带垂直极化多入多出天线。该天线由多端口渐变天线金属结构、碗状金属结构、月牙形槽、天线输入输出端口和圆环介质板构成。天线圆盘半径为0.65λ₀，总高度为0.48λ₀，λ₀为天线在3.95GHz的自由空间波长，剖面非常低。该天线可以支持1.7-6GHz频谱内的所有通信频段，且其包含多个激励端口，当每个端口单独被激励时，能在一个很宽的频带内产生垂直极化的定向辐射方向图。另外此多个激励端口中两两端口之间均有很好的端口隔离度，以及辐射场之间较低的包络相关系数。

技术方案：本发明提出了一种嵌入式宽带垂直极化多入多出天线。该结构通过将一个多端口渐变天线金属结构内嵌于一个碗状金属结构中；将此多端口渐变天线金属结构固定于碗状金属结构中的底部金属圆盘上；碗状金属底部刻有四个月牙形槽；天线输入输出端口通过碗状金属结构与多端口渐变天线金属结构的渐变支瓣金属结构相连；并且用圆环状介质板固定多端口渐变天线金属结构和碗状金属结构。此嵌入式宽带垂直极化多入多出天线具有116％带宽，可覆盖1.7-6GHz频谱内的所有通信频段，在每个端口单独被激励时，能在一个很宽的频带内产生垂直极化的定向辐射方向图。且其两两端口之间隔离度均小于-15dB，包络相关系数小于0.1。相比于现有的垂直极化宽带多入多出天线，本发明具有能够实现同时对多个通信频段的覆盖，并且端口隔离度低、效率高、增益高、包络相关系数低，以及非突出式的结构等优点，在未来多种通信平台中有着重要前景。