CN105990670B - 圆极化天线及通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于天线技术领域，提供了一种圆极化天线，旨在解决现有技术中采用多个圆极化天线实现不同频段的通信问题。该圆极化天线包括上层辐射贴片、下层辐射贴片、基板和接地面，上层辐射贴片和下层辐射贴片分别设置于基板的两相对表面上，下层辐射贴片位于基板与接地面之间；上层辐射贴片和下层辐射贴片通过同轴馈针实现馈电并激励下层辐射贴片，下层辐射贴片作为上层辐射贴片的接地面并通过耦合馈电方式激励上层辐射贴片。利用同轴馈针直接馈电以激励下层辐射贴片，实现低频率点；利用下层辐射贴片作为上层辐射贴片的接地面并通过耦合馈电方式激励上层辐射贴片进行信号辐射，以实现高频率点，从而利用一个端口进行馈电实现双频率进行工作。

Description

圆极化天线及通信设备

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种圆极化天线及通信设备。

背景技术

随着无线通信技术的飞速发展，天线技术所涉及的领域越来越广泛，在许多特殊的应用中，对于天线性能的要求也越来越高。在现代通信中，随着通信系统集成度的提高，要求使用的天线具有高增益、宽频带或多频段、圆极化、小型化、宽覆盖等特点。为了满足实际需要，通常使用微带天线、环形天线、喇叭天线、平面单极子天线等结构作为实现方式。但这些天线存在不同的缺陷。

在现有技术中，当需要采用多频段圆极化天线时，通常是通过多端口、多天线系统实现不同的频段，具有天线数量多、结构复杂、极化、增益性能差等缺点。例如，采用两个圆极化天线，通过控制每个圆极化天线结构尺寸及介电常数分别实现不同频段，这对于后端信号处理带来困难，通常需要采用两套信号处理部分或者设置一个切换开关以来回切换。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆极化天线，采用单端口、单天线系统，旨在解决现有技术中采用多个圆极化天线实现不同频段的通信问题。

本发明是这样实现的，一种圆极化天线，包括上层辐射贴片、下层辐射贴片、基板和接地面，所述上层辐射贴片和所述下层辐射贴片分别设置于所述基板的两相对表面上，所述下层辐射贴片位于所述基板与所述接地面之间；所述上层辐射贴片和所述下层辐射贴片通过同轴馈针实现馈电并激励所述下层辐射贴片，所述下层辐射贴片作为所述上层辐射贴片的接地面并通过耦合馈电方式激励所述上层辐射贴片。

进一步地，所述下层辐射贴片的中心位置设有激励槽。

优选地，所述激励槽呈十字型。

进一步地，所述上层辐射贴片的介电常数小于所述下层辐射贴片的介电常数。

进一步地，所述上层辐射贴片的面积小于所述下层辐射贴片的面积。

进一步地，所述上层辐射贴片的一组对角设有第一对称切角，所述下层辐射贴片的一组对角设有第二对称切角。

优选地，所述第一对称切角与所述第二对称切角位于同一角度方向。

优选地，所述第一对称切角与所述第二对称切角相互正交设置。

优选地，所述第一对称切角和所述第二对称切角的角度为35°至55°。

优选地，所述第一对称切角和所述第二对称切角的角度为45°。

进一步地，所述基板呈拱形。

本发明还提供一种包括上述圆极化天线的通信设备。

本发明相对于现有技术的技术效果是：利用同轴馈针直接馈电以激励所述下层辐射贴片，实现低频率点，同时，利用所述下层辐射贴片作为所述上层辐射贴片的接地面并通过耦合馈电方式激励所述上层辐射贴片进行信号辐射，以实现高频率点，这样利用一个端口进行馈电实现两种不同频率进行工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的圆极化天线的结构示意图；

图2是图1中圆极化天线的俯视图；

图3是图1中圆极化天线的侧视图；

图4是图1中圆极化天线的电压驻波比曲线图；

图5是图1中圆极化天线的增益曲线图；

图6是图1中圆极化天线的轴比曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1和图2，本发明实施例提供的圆极化天线包括上层辐射贴片10、下层辐射贴片20、基板30和接地面40，所述上层辐射贴片10和所述下层辐射贴片20分别设置于所述基板30的两相对表面上，所述下层辐射贴片20位于所述基板30与所述接地面40之间；所述上层辐射贴片10和所述下层辐射贴片20通过同轴馈针50实现馈电并激励所述下层辐射贴片20，所述下层辐射贴片20作为所述上层辐射贴片10的接地面40并通过耦合馈电方式激励所述上层辐射贴片10。

本发明实施例提供的圆极化天线利用同轴馈针50直接馈电以激励所述下层辐射贴片20，实现低频率点，同时，利用所述下层辐射贴片20作为所述上层辐射贴片10的接地面40并通过耦合馈电方式激励所述上层辐射贴片10进行信号辐射，以实现高频率点，这样利用一个端口进行馈电实现两种不同频率进行工作。

在该实施例中，所述上层辐射贴片10、所述基板30、所述下层辐射贴片20和所述接地面40由上至下依次层叠设置，所述下层辐射贴片20固定于所述接地面40上，优选地，在所述下层辐射贴片20与所述接地面40之间还设有介质层，并利用紧固螺丝将所述介质层固定于所述接地面40上以将所述下层辐射贴片20与所述接地面40固定连接。

请参照图1和图2，在该实施例中，所述下层辐射贴片20、所述基板30和所述上层辐射贴片10设有相互贯通的贯通孔，所述同轴馈针50依次穿过所述下层辐射贴片20、所述基板30和所述上层辐射贴片10的贯通孔以形成该圆极化天线的一个馈电端口。即本发明的下层辐射贴片20和所述上层辐射贴片10共用一个馈电端口，而无需设置多个馈电端口，简化了该圆极化天线的结构，并可同时实现双频段信号工作。

请参照图2，进一步地，所述下层辐射贴片20的中心位置设有激励槽22。可以理解，通过在所述下层辐射贴片20上设置所述激励槽22，切断了所述下层辐射贴片20表面的电流路径，使电流绕所述激励槽22的槽边曲折流过而路径变长，这样使得所述下层辐射贴片20的等效尺寸相对增加，谐振频率降低，以减小下层辐射贴片20的物理尺寸，从而使得所述圆极化天线尺寸减小；同时利用该激励槽22以耦合激励所述上层辐射贴片10工作。在该实施例中，所述激励槽22也可以是设置于所述下层辐射贴片20上的细缝。

请参照图2，优选地，所述激励槽22呈十字型。通过设置十字型的激励槽22以控制所述下层辐射贴片20表面的电流以激励相位差90°的极化简并模，从而形成圆极化辐射或者双频段工作。

进一步地，所述上层辐射贴片10的介电常数小于所述下层辐射贴片20的介电常数。可以理解，由于所述下层辐射贴片20的介电常数大于所述上层辐射贴片10的介电常数，使得所述下层辐射贴片20与所述接地面40之间的耦合增大，储能也增加，从而便于实现对所述下层辐射贴片20的耦合。

请参照图2，进一步地，所述上层辐射贴片10的面积小于所述下层辐射贴片20的面积。

请参照图2，进一步地，所述上层辐射贴片10的一组对角设有第一对称切角15，所述下层辐射贴片20的一组对角设有第二对称切角25。可以理解，所述上层辐射贴片10采用设置一对所述第一对称切角15进行微扰，以实现圆极化；所述下层辐射贴片20采用设置一对所述第二对称切角25进行微扰，以实现圆极化。优选地，所述第一对称切角15和所述第二对称切角25的角度为45±10°，例如，所述第一对称切角15和所述第二对称切角25的角度为45°，当然，所述第一对称切角15和所述第二对称切角25可以是其他角度，例如35°至55°。

优选地，所述上层辐射贴片10和所述下层辐射贴片20的形状完全相同，例如，均为矩形或者其他形状。

请参照图2，优选地，所述第一对称切角15与所述第二对称切角25位于同一角度方向。可以理解，所述上层辐射贴片10通过在45°方向设置第一对称切角15实现微扰以产生两个空间上正交的线极化电场分量，并使二者振幅相对，相位差90°而实现高频圆极化工作；同样地，所述下层辐射贴片20通过在45°方向设置第二对称切角25实现微扰以产生两个空间上正交的线极化电场分量，并使二者振幅相对，相位差90°而实现低频圆极化工作。

请参照图2，优选地，所述第一对称切角15与所述第二对称切角25相互正交设置。可以理解，所述上层辐射贴片10通过在45°方向设置第一对称切角15实现微扰以产生两个空间上正交的线极化电场分量，并使二者振幅相对，相位差90°而实现高频圆极化工作；同样地，所述下层辐射贴片20通过在135°方向设置第二对称切角25实现微扰以产生两个空间上正交的线极化电场分量，并使二者振幅相对，相位差90°而实现低频圆极化工作。或者，所述上层辐射贴片10通过在135°方向设置第一对称切角15实现微扰以产生两个空间上正交的线极化电场分量，并使二者振幅相对，相位差90°而实现高频圆极化工作；同样地，所述下层辐射贴片20通过在45°方向设置第二对称切角25实现微扰以产生两个空间上正交的线极化电场分量，并使二者振幅相对，相位差90°而实现低频圆极化工作。

优选地，所述第一对称切角15和所述第二对称切角25的角度为45°。在其他实施例中，所述第一对称切角15和所述第二对称切角25的角度可以为其他角度，或者，所述第一对称切角15和所述第二对称切角25为圆弧形切角。

进一步地，所述基板30呈拱形。采用拱形的基板，在不改变天线横向尺寸下，提高了天线的辐射贴片的面积，从而提高了辐射性能。

图4是图1中圆极化天线的电压驻波比曲线图，图5是图1中圆极化天线的增益曲线图，图6是图1中圆极化天线的轴比曲线图。图4中横纵为频率，纵轴为电压驻波比，从图中可以看出，在两个工作频率区间，电压驻波比十分接近1，显示天线具有良好的特征阻抗。图5中，横轴为辐射角度，纵轴为增益，从图中可以看出，在中央辐射区，具有较宽角度的高增益辐射效果。图6中，横纵为辐射角度，纵轴为轴比，在中间区域，轴比均匀的小于5，显示天线在该角度范围被具有良好的圆极化特性。结合图4至图6可以看出，本发明实施例提供的圆极化天线可以产生两个圆极化的频段，并可通过对所述第一对称切角15和所述第二对称切角25的控制来实现两个圆极化的频段；另外，本发明采用设置于所述基板30相对两表面的上层辐射贴片10和下层辐射贴片20，即将所述上层辐射贴片10和所述下层辐射贴片20设置于同一基板30上，具有结构简单，制作方便以及成本低的特点。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种圆极化天线，其特征在于，包括上层辐射贴片、下层辐射贴片、基板和接地面，所述上层辐射贴片和所述下层辐射贴片分别设置于所述基板的两相对表面上，所述下层辐射贴片位于所述基板与所述接地面之间；所述上层辐射贴片和所述下层辐射贴片通过同轴馈针实现馈电并激励所述下层辐射贴片，所述同轴馈针通过直接馈电方式激励下层辐射贴片以实现低频率点，所述下层辐射贴片作为所述上层辐射贴片的接地面并通过耦合馈电方式激励所述上层辐射贴片以实现高频率点，所述下层辐射贴片、所述基板和所述上层辐射贴片设有相互贯通的贯通孔，所述同轴馈针依次穿过所述下层辐射贴片的贯通孔、所述基板的贯通孔和所述上层辐射贴片的贯通孔以形成所述圆极化天线的一个馈电端口；

所述上层辐射贴片的一组对角设有第一对称切角，所述下层辐射贴片的一组对角设有第二对称切角；所述第一对称切角和第二对称切角都为圆弧形切角；

所述基板、上层辐射贴片、下层辐射贴片和接地面都呈拱形。

2.如权利要求1所述的圆极化天线，其特征在于，所述下层辐射贴片的中心位置设有激励槽。

3.如权利要求2所述的圆极化天线，其特征在于，所述激励槽呈十字型。

4.如权利要求1所述的圆极化天线，其特征在于，所述上层辐射贴片的面积小于所述下层辐射贴片的面积。

5.如权利要求1所述的圆极化天线，其特征在于，所述上层辐射贴片的介电常数小于所述下层辐射贴片的介电常数。

6.如权利要求5所述的圆极化天线，其特征在于，所述第一对称切角与所述第二对称切角位于同一角度方向。

7.如权利要求5所述的圆极化天线，其特征在于，所述第一对称切角与所述第二对称切角相互正交设置。

8.如权利要求5至7任意一项所述的圆极化天线，其特征在于，所述第一对称切角和所述第二对称切角的角度为35°至55°。

9.根据权利要求8所述的圆极化天线，其特征在于，所述角度为45°。

10.一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的圆极化天线。

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