[发明专利]一种圆极化天线单元以及天线阵列

说明书

本公开提供一种圆极化天线单元以及天线阵列，所述天线单元包括：金属地，以及在金属地上依次层叠设置的第一介质板、第二介质板、第三介质板；第三介质板设置有四片矩形辐射贴片以及若干金属柱，若干金属柱呈田字型分布，以构成与四片矩形辐射贴片一一对应的四个矩形背腔；第二介质板上表面设置有四个耦合缝隙，四个耦合缝隙与四片矩形辐射贴片一一对应；第二介质板内还设置有一个由金属柱构成的六边形腔体，六边形腔体内设置有四个金属匹配柱；第一介质板上表面设置有一个馈电横缝，第一介质板内还设置有一个由金属柱构成的第一SIW馈电结构。该天线应用六边形腔结构可减小微波和毫米波天线体积，增大工作带宽，提升天线增益。

技术领域

本公开涉及无线通信技术的毫米波天线设计技术领域，尤其涉及一种圆极化天线单元以及天线阵列。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，圆极化天线越来越受到广泛重视，它与线极化天线相比，优势在于可以克服多径干扰，具有较好的极化效率，可以保证在复杂电磁环境下的目标探测与通信，除此之外圆极化天线还有极化旋转性、旋向正交性，这些优势使圆极化天线在无线通信系统中大放异彩。目前应用六边形腔结构的微波和毫米波的无源和有源器件普遍存在工作频率较低，带宽较窄，增益较低的问题。合理、有效的天线结构设计是圆极化天线的技术难题之一，如何减小天线体积或者降低天线损耗一直是国内外学者研究的热点。

发明内容

有鉴于此，本公开的目的在于提出一种圆极化天线单元以及天线阵列，包括：金属地，以及在所述金属地上依次层叠设置的第一介质板、第二介质板、第三介质板。

所述第三介质板设置有四片矩形辐射贴片；所述第三介质板内还设置有若干金属柱，所述若干金属柱呈田字型分布，以构成与所述四片矩形辐射贴片一一对应的四个矩形背腔；所述第二介质板上表面设置有四个耦合缝隙，所述四个耦合缝隙与所述四片矩形辐射贴片一一对应；所述第二介质板内还设置有一个由金属柱构成的六边形腔体，所述六边形腔体内设置有四个金属匹配柱；所述第一介质板上表面设置有一个馈电横缝，所述第一介质板内还设置有一个由金属柱构成的第一SIW馈电结构。

可选的，所述四片矩形辐射贴片以2*2阵列的方式设置在所述第三介质板上表面，且四片矩形辐射贴片作为子单元相互分离，形成天线单元的天线辐射臂。

可选的，所述矩形辐射贴片与其对应的所述耦合缝隙呈四十五度夹角，实现圆极化天线的辐射特性。

可选的，所述四个金属匹配柱呈正方形分布，所述四个耦合缝隙投影位于相邻两个金属匹配柱之间。

可选的，所述馈电横缝位于所述第一介质板中心，且所述馈电横缝在所述第二介质板上的投影位于所述四个金属匹配柱形成的正方形的中心。

可选的，所述金属匹配柱的截面形状为：圆形或矩形。

对于圆极化天线阵列，包括：任一前述的圆极化天线单元；

所述圆极化天线单元沿右下角按顺时针方向分别旋转90°，180°，270°后，得到的一组由四个天线单元构成的天线单元组；

所述天线单元组沿右下角按顺时针方向分别旋转90°，180°，270°后，得到天线单元组的2*2阵列。

所述圆极化天线阵列还包括：前述金属地下依次层叠设置的第一馈电介质板、第二馈电介质板；所述第一馈电介质板、所述第二馈电介质板、所述圆极化天线单元配合工作，实现右旋圆极化。

可选的，所述第一馈电介质板内设置有由金属柱围成的SIW顺序旋转馈电结构，呈卍字型分布，所述圆极化天线单元与所述第一馈电介质板配合工作，实现右旋圆极化。

可选的，所述第二馈电介质板内设置有由金属柱围成的波导-SIW转换结构，呈竖一字型分布，所述波导-SIW转换结构还设有馈电口。