CN207165756U - 一种双极化天线辐射单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型揭示了一种双极化天线辐射单元，包括辐射贴片层和耦合馈电层，辐射贴片层与耦合馈电层平行设置，耦合馈电层上设有与所述辐射贴片层相配合且正交排布的两个带状线工字型缝隙馈电结构，耦合馈电层上还设有隔离所述两个带状线工字型缝隙馈电结构的T型金属隔离墙。本实用新型通过设置两个正交的带状线工字型缝隙馈电结构，同时利用若干个金属化过孔形成的T型金属隔离墙对其进行隔离，实现了双极化辐射单元的高隔离、高增益、低剖面，可用于双线极化和双圆极化领域中。
Description
技术领域
本实用新型涉及无线通信技术领域，尤其是涉及一种双极化天线辐射单元。
背景技术
随着现代无线通信技术的飞速发展，无线技术的发展也日新月异，天线形式更是层出不穷。微带天线由于具有体积小、重量轻、易与有源电路集成一体化等优点，广泛应用于通信、雷达等技术领域。
在微带天线实现双极化功能过程中，方形微带贴片作为辐射贴片易产生高次模，严重影响天线极化端口之间的隔离。一般的双极化方形微带贴片天线的隔离度为18～20dB左右，无法满足现代通信***的要求。
为了满足现代通信***的要求，通常使用微带缝隙耦合馈电技术实现双极化，缺点是需要反射板，剖面加厚很多；利用探针馈电和微带缝隙馈电相结合实现双极化，缺点是带宽不够，同样需要反射板，剖面增厚很多；利用微带侧馈的方式实现双极化，缺点是增益不够，交叉极化差，隔离度差，前后比差。
因此需要研究一种新型的天线辐射单元，以克服上述出现的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种高宽带、高隔离、高增益、低剖面的双极化天线辐射单元。
为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种双极化天线辐射单元，包括辐射贴片层和耦合馈电层，所述辐射贴片层与所述耦合馈电层平行设置，所述耦合馈电层上设有与所述辐射贴片层相配合的第一缝隙馈电和第二缝隙馈电，所述第一缝隙馈电与第二缝隙馈电间隔正交排布，所述耦合馈电层上还设有隔离所述第一缝隙馈电和第二缝隙馈电的T型金属隔离墙。
优选地，所述辐射贴片层包括第一介质板和辐射贴片，所述辐射贴片设于所述第一介质板上。
优选地，所述耦合馈电层包括平行设置的第一反射地板、第二介质板，第三介质板和第二反射地板，所述第二介质板位于第一反射底板和第三介质板之间，所述第三介质板位于第二介质板和第二反射地板之间。
优选地，所述第一缝隙馈电包括正交排布的第一带状馈电线和第一缝隙，所述第一缝隙设于第一反射地板上，所述第一带状馈电线设于第二介质板和第三介质板之间。
优选地，所述第二缝隙馈电包括正交排布的第二带状馈电线和第二缝隙，所述第二缝隙设于第一反射地板上，且与第一缝隙正交排布，所述第二带状馈电线设于第二介质板和第三介质板之间，且与第一带状馈电线间隔正交排布。
优选地，所述第一缝隙和第二缝隙为工字型缝隙。
优选地，所述第一缝隙与第一反射地板的一边平行设置，所述第二缝隙与第一反射地板的相对边垂直设置。
优选地，所述T型金属隔离墙由若干个贯穿第一反射地板、第二介质板、第三介质板和第二反射地板的金属化过孔组成。
优选地，所述T型金属隔离墙包括垂直设置的第一金属隔离墙和第二金属隔离墙，所述第一金属隔离墙与第一缝隙在第一方向上平行设置，所述第二金属隔离墙与第二缝隙在第二方向上平行设置。
优选地，所述第一金属隔离墙的长度不小于第一缝隙和第二缝隙在第一方向上两边缘之间的距离，所述第二金属隔离墙的长度不小于第一缝隙和第二缝隙在第二方向上两边缘的距离。
本实用新型的有益效果是：
与现有技术相比，本实用新型所述的双极化天线辐射单元，具有低剖面、高宽带、易加工的优点，且能够实现高增益和高隔离，即增益能够达到8.5dB，端口隔离度能够达到-32dB以下，同时还提高了天线的前后比。
附图说明
图1是本实用新型的立体示意图；
图2是图1中耦合馈电层俯视示意图；
图3a是本实用新型的隔离度效果示意图；
图3b是本实用新型的回波损耗效果示意图；
图3c是本实用新型的回波损耗效果示意图。
附图标记：
1、辐射贴片层，11、第一介质板，12、辐射贴片；
2、耦合馈电层，21、第一反射地板，22、第二介质板，23、第三介质板，24、第二反射地板；
3、第一缝隙馈电，31、第一带状馈电线，311、第一带状馈电线主体，312、第一带状馈电线枝节，32、第一缝隙；
4、第二缝隙馈电，41、第二带状馈电线，411、第二带状馈电线主体，412、第二带状馈电线枝节，42、第二缝隙；
5、T型金属隔离墙，51、第一金属隔离墙，52、第二金属隔离墙。
具体实施方式
下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
本实用新型所揭示的一种双极化天线辐射单元，通过设置两个正交的带状线工字型缝隙馈电结构，同时利用若干个金属化过孔形成的T型金属隔离墙对两个带状线工字型缝隙馈电结构进行隔离，实现了双极化天线辐射单元的高隔离、高增益、低剖面，可用于双线极化和双圆极化领域中。
结合图1和图2所示，本实用新型所揭示的一种双极化天线辐射单元，包括辐射贴片层1和耦合馈电层2，辐射贴片层1通过支撑件(图未示)与耦合馈电层2相连，并且辐射贴片层1和耦合馈电层2两者平行设置。辐射贴片层1包括第一介质板11和辐射贴片12，辐射贴片12蚀刻在第一介质板11的上表面。耦合馈电层2上设有相间隔正交的第一缝隙馈电3和第二缝隙馈电4，还设有隔离第一缝隙馈电3和第二缝隙馈电4的T型金属隔离墙5，T型金属隔离墙5能够有效地减少第一缝隙馈电3和第二缝隙馈电4之间的电磁耦合。
本实施例中，所述辐射贴片12为正方形贴片，也可以选用圆形贴片、菱形贴片，选用圆形贴片能够实现双线极化。
如图1所示，耦合馈电层2包括平行设置的第一反射地板21、第二介质板22，第三介质板23，以及第二反射地板24，其中，第二介质板22位于第一反射地板21和第三介质板23之间，第三介质板23位于第二介质板22和第二反射地板24之间。
本实施例中，耦合馈电层2采用上述四层结构，当然也可以采用三层结构，即耦合馈电层2由介质板，以及设于介质板相对两侧的反射地板组成。耦合馈电层2通过采用双层反射地板，有效地降低了天线的后瓣，提高了天线的前后比。
如图2所示，第一缝隙馈电3与第二缝隙馈电4间隔正交排布，便于实现双极化。具体的，第一缝隙馈电3包括第一带状馈电线31和第一缝隙32，第一缝隙32设于第一反射地板21上，第一带状馈电线31设于第二介质板22和第三介质板23之间，第一带状馈电线31可设于第三介质板23的上表面或者第二介质板22的下表面，并且第一带状馈电线31与第一缝隙32正交排布，使得第一缝隙32能够耦合辐射贴片12和第一带状馈电线31之间的信号，提供第一信号极化。
第二缝隙馈电4包括第二带状馈电线41和第二缝隙42，第二缝隙42同样设于第一反射地板21上，并且与第一缝隙32间隔正交排布。所述第二带状馈电线41设于第二介质板22和第三介质板23之间，第二带状馈电线41同样可设置于第三介质板23的上表面或者第二介质板22的下表面，并且与第一带状馈电线31间隔正交排布。第二带状馈电线41和第二缝隙42两者正交排布，使得第二缝隙42能够耦合辐射贴片12和第二带状馈电线41之间的信号，提供第二信号极化。
进一步地，如图2所示，第一带状馈电线31包括第一带状馈电线主体311和第一带状馈电线枝节312，第一带状馈电线主体311与第一缝隙32正交排布，第一带状馈电线枝节312的一端与第一带状馈电线主体311相连，另一端与端口P1相连，连接了第一缝隙32和端口1之间的信号；同样的，第二带状馈电线41包括第二带状馈电线主体411和第二带状馈电线枝节412，第二带状馈电线主体411与第二缝隙42正交排布，第二带状馈电线枝节412的一端与第二带状馈电线主体411相连，另二端与端口P2相连，连接了第二缝隙42和端口P2之间的信号。第一带状馈电线枝节312与端口P1连接处，以及第二带状馈电线枝节412与端口P2连接处均设有金属化过孔形成的金属隔离墙，进一步提高端口隔离度。
优选地，所述第一缝隙32与第一反射地板21的一边平行设置，第二缝隙42与第一反射地板21的相对边垂直设置，当然，也可以设置第一缝隙32与第一反射地板21的一边呈一定角度的夹角，如45度等，但应保证第一缝隙32和第二缝隙42正交。
优选地，第一缝隙32采用工字型缝隙，缝隙也可以采用其他形状，如矩形缝隙等。
优选地，第一带状馈电线主体311和第二带状馈电线主体形状为工字型。当然，也可以为其他的形状，如长方形等。
如图2所示，T型金属隔离墙5由若干个贯穿第一反射地板21、第二介质板22、第三介质板23和第二反射地板24的金属化过孔组成。T型金属隔离墙5包括垂直设置的第一金属隔离墙51和第二金属隔离墙52。其中，第一金属隔离墙51与第一缝隙32在第一方向上平行设置，第二金属隔离墙52与第二缝隙42在第二方向上平行设置，从而T型金属隔离墙5将第一缝隙馈电3与第二缝隙馈电4隔离开，所述第一金属隔离墙51的长度不小于第一缝隙32和第二缝隙42在第一方向上两边缘之间的距离，所述第二金属隔离墙52的长度不小于第一缝隙32和第二缝隙42在第二方向上两边缘的距离。用最少的金属隔离墙5来减少第一缝隙馈电3和第四缝隙馈电4之间的电磁耦合，有效地提高了隔离度。
本实用新型所述的双极化天线辐射单元具有低剖面、高隔离、易加工的优点，另外，通过对本实用新型所述的双极化天线辐射单元进行仿真，其能够实现高增益和高隔离，即增益能够达到8.5dB，端口隔离度能够达到-31dB以下。如图3a、3b、3c所示，所示，图3a中横坐标代表频段(单位GHz)，纵坐标代表隔离度(单位dB)。从图3a-3c中可知，在本发明的工作频段5450～5875MHz内，回波损耗为-10dB，端口隔离度达到-31dB。
本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示及揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种双极化天线辐射单元，其特征在于，包括辐射贴片层和耦合馈电层，所述辐射贴片层与所述耦合馈电层平行设置，所述耦合馈电层上设有与所述辐射贴片层相配合的第一缝隙馈电和第二缝隙馈电，所述第一缝隙馈电与第二缝隙馈电间隔正交排布，所述耦合馈电层上还设有隔离所述第一缝隙馈电和第二缝隙馈电的T型金属隔离墙。
2.根据权利要求1所述的双极化天线辐射单元，其特征在于，所述辐射贴片层包括第一介质板和辐射贴片，所述辐射贴片设于所述第一介质板上。
3.根据权利要求1所述的双极化天线辐射单元，其特征在于，所述耦合馈电层包括平行设置的第一反射地板、第二介质板，第三介质板和第二反射地板，所述第二介质板位于第一反射底板和第三介质板之间，所述第三介质板位于第二介质板和第二反射地板之间。
4.根据权利要求3所述的双极化天线辐射单元，其特征在于，所述第一缝隙馈电包括正交排布的第一带状馈电线和第一缝隙，所述第一缝隙设于第一反射地板上，所述第一带状馈电线设于第二介质板和第三介质板之间。
5.根据权利要求4所述的双极化天线辐射单元，其特征在于，所述第二缝隙馈电包括正交排布的第二带状馈电线和第二缝隙，所述第二缝隙设于第一反射地板上，且与第一缝隙正交排布，所述第二带状馈电线设于第二介质板和第三介质板之间，且与第一带状馈电线间隔正交排布。
6.根据权利要求5所述的双极化天线辐射单元，其特征在于，所述第一缝隙和第二缝隙为工字型缝隙。
7.根据权利要求6所述的双极化天线辐射单元，其特征在于，所述第一缝隙与第一反射地板的一边平行设置，所述第二缝隙与第一反射地板的相对边垂直设置。
8.根据权利要求3所述的双极化天线辐射单元，其特征在于，所述T型金属隔离墙由若干个贯穿第一反射地板、第二介质板、第三介质板和第二反射地板的金属化过孔组成。
9.根据权利要求8所述的双极化天线辐射单元，其特征在于，所述T型金属隔离墙包括垂直设置的第一金属隔离墙和第二金属隔离墙，所述第一金属隔离墙与第一缝隙在第一方向上平行设置，所述第二金属隔离墙与第二缝隙在第二方向上平行设置。
10.根据权利要求9所述的双极化天线辐射单元，其金属特征在于，所述第一金属隔离墙的长度不小于第一缝隙和第二缝隙在第一方向上两边缘之间的距离，所述第二金属隔离墙的长度不小于第一缝隙和第二缝隙在第二方向上两边缘的距离。
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