[发明专利]一种双向圆极化单元天线及阵列天线

说明书

本发明提出了一种双向圆极化单元天线及阵列天线，属于毫米波通信技术领域，包括：介质基板，以及嵌于介质基板表面的馈线、辐射贴片、第一平面、第二平面、第一耦合组件和第二耦合组件。本发明通过使单元天线的第一平面和第二平面保持不同的高度，相较于现有技术中使用高度相同的两个平面仅能够产生线极化辐射的方案，本发明能够产生圆极化辐射，解决了线极化失配的问题；进一步通过在辐射贴片两侧引入两个耦合组件，使之分别与辐射贴片发生耦合效应，在天线尺寸未增大的情况下，还大幅提高圆极化天线的频带带宽。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种双向圆极化单元天线及阵列天线。

背景技术

随着电磁波频率越来越高，天线工作频率的升高带来的诸多问题持续困扰着天线的设计开发。相比于线极化天线只能接收与它相同的线极化波，圆极化天线可以接收任意线极化波，也可以接收圆极化波，可以避免发射与接收天线因极化不匹配的关系而造成极化损耗。圆极化天线在解决极化失配、抑制雨雾干扰、消除法拉第效应方面性能优异，吸引了大量研究者的关注。

但随着5G无线通信系统的快速发展，越来越多的毫米波频段被分配到无线标准中。因此，为了实现高通用性和良好的兼容性，对天线的带宽和体积提出了越来越高的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种双向圆极化单元天线及阵列天线，无需对天线的尺寸进行增大即可提高天线的频带带宽，实现了天线的高通用性和良好的兼容性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种双向圆极化单元天线，包括：介质基板，以及嵌于所述介质基板表面的馈线、辐射贴片、第一平面、第二平面、第一耦合组件和第二耦合组件；

所述辐射贴片首端与所述介质基板的第一水平边缘保持齐平，所述馈线尾端与所述介质基板的第二水平边缘保持齐平，所述辐射贴片尾端与所述馈线首端相接；

所述第一平面位于所述馈线左侧，所述第二平面位于所述馈线右侧，所述第一平面和所述第二平面为高度不同的两个平面，所述第一平面和所述第二平面均接地；所述第一平面、所述馈线和所述第二平面之间设有间隙；

所述第一耦合组件位于所述辐射贴片左侧，所述第二耦合组件位于所述辐射贴片右侧，所述第一耦合组件、所述辐射贴片和所述第二耦合组件之间设有间隙。

可选的，所述第一耦合组件为C型环结构。

可选的，所述第二耦合组件为所述第二平面延伸出的一段平面。

可选的，所述辐射贴片首端为半椭圆形结构。

可选的，所述介质基板为PCB板。

可选的，所述馈线、辐射贴片、第一平面、第二平面、第一耦合组件和第二耦合组件均为金属材料。

对应于前述的双向圆极化单元天线，本发明还提供了一种双向圆极化阵列天线，包括：阵列介质基板、共用所述阵列介质基板的4个如前所述的双向圆极化单元天线、用于连接各所述双向圆极化单元天线的旋转馈电网络、馈电端口以及嵌于所述阵列介质基板背面的接地平面；

所述旋转馈电网络包括微带馈线、c型旋转馈线和4个馈线支节，所述c型旋转馈线分别与所述微带馈线和4个所述馈线支节连接；4个所述馈线支节分别与4个所述双向圆极化单元天线的馈线尾端连接，相邻两个所述双向圆极化单元天线的相位差为90°；各双向圆极化单元天线的所述第一平面和所述第二平面向所述c型旋转馈线各延伸出一段平面支节；