[发明专利]一种隔离增强型毫米波双频双极化天线

说明书

本发明公开了一种隔离增强型毫米波双频双极化天线。所述天线中，第一环形金属贴片和多个金属柱共同组成隔离装置；在低频段，隔离装置具有带阻特性，将输入信号反射回端口，有效地的提高了低频端口间的隔离；在高频段，通过隔离装置的多个金属柱上电流反相相互抵消有效地降低两端口间的隔离，同时还降低第二环形金属贴片对端口的耦合作用；所以，该隔离装置在两个频段都具有增强隔离的作用。本发明天线单元具有结构简单、体积小、双频、双极化和高隔离的特性，能够满足应用于24GHz‑29GHz和37GHz‑50GHz的5G毫米波宽带高速无线通讯系统的要求。

技术领域

本发明涉及毫米波天线领域，具体涉及一种应用于毫米波的隔离增强型双频双极化天线。

背景技术

随着商用5G大规模覆盖和6G的即将到来，毫米波作为其中的关键技术吸引了众多学者的关注。毫米波具有丰富的频谱资源和极快的响应时间，但是毫米波的空间损耗较大。面对这些挑战，要求毫米波天线具有双极化、小型化、高增益和宽频/双频的性能。双极化贴片天线具有地剖面、结构简单的特点，但是端口间的隔离度通常较差，这会导致天线增益降低。因此高隔离的毫米波双频双极化天线具有十分重要的意义。

据调查与了解，已经公开的现有技术如下：

2021年“IEEE Access”的期刊上，Yuqi He发表题为“A Compact Dual-Band andDual-Polarized Millimeter-Wave Beam Scanning Antenna Array for 5G MobileTerminals”的文章中提出了一款应用于5G毫米波波束扫描的小型化的双频双极化天线单元和阵列，该天线单元利用双层贴片实现双频，带宽为24.2-27.7GHz和36.2-43.8GHz，低频段端口隔离度大于17dB，高频段端口隔离度大于10dB。该天线不仅不能覆盖5G毫米波频段，端口间的隔离度还较差，因此需要进一步提高天线单元的端口隔离度。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种隔离增强型毫米波双频双极化天线。该天线通过L型枝节耦合馈电的双环贴片天线实现双频带，利用新型立体隔离装置提高端口间的隔离度。天线同时实现小型化、双频、双极化和高隔离的特性。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种隔离增强型毫米波双频双极化天线，包括第一介质基板、第二介质基板和第三介质基板；

其中，第一介质基板位于第二介质基板之下；第一介质基板下表面设有金属基板，上表面设置有第一金属枝节、第二金属枝节和第一环形金属贴片；

第二介质基板位于第三介质基板之下；第二介质基板上表面设置有第二环形金属贴片；第三介质基板上表面设置有第三环形金属贴片；

第一介质基板中设置有第一金属探针、第二金属探针和多个金属柱；第一金属探针穿过第一介质基板与第一金属枝节和金属基板连接；第二金属探针穿过第一介质基板与第二金属枝节和金属基板连接；所述多个金属柱穿过第一介质基板与第一环形金属贴片和金属基板连接；

第一环形金属贴片和多个金属柱共同组成隔离装置；在低频段，隔离装置具有带阻特性，将输入信号反射回端口，有效地的提高了低频端口间的隔离；在高频段，通过隔离装置的多个金属柱上电流反相相互抵消有效地降低两端口间的隔离，同时还降低第二环形金属贴片对端口的耦合作用；所以，该隔离装置在两个频段都具有增强隔离的作用。

进一步地，第一金属枝节和第二金属枝节分别位于第一环形金属贴片两条对角线延长线上，且第一金属枝节、第二金属枝节和第一环形金属贴片之间无接触。

进一步地，第一环形金属贴片、第二环形金属贴片和第三环形金属贴片分别位于第一介质基板、第二介质基板和第三介质基板上表面中心。

进一步地，第一介质基板、第二介质基板和第三介质基板的材料均为RO4003C。