[发明专利]一种平面双向圆极化天线

说明书

本发明公开一种平面双向圆极化天线，包括平面矩形磁偶极子、顶层电偶极臂、底层电偶极臂和螺旋结构导体片，平面矩形磁偶极子设置于空气基板，平面矩形磁偶极子整体呈开口向右的长方体结构；顶层电偶极臂和底层电偶极臂分别连接于平面矩形磁偶极子开口侧的上表面和下表面，顶层电偶极臂和底层电偶极臂形成开口朝向正X轴方向的V型电偶极子天线单元；螺旋结构导体片设置于空气基板上的V型电偶极子天线单元的开口处。本发明在平行于天线所在平面的方向产生圆极化波，在垂直于天线所在平面的方向上产生反旋的圆极化波，从而在互为90度夹角方向上实现双圆极化辐射特性。

技术领域

本发明涉及一种微波技术，具体涉及一种平面双向圆极化天线。

背景技术

在移动通信中，为了提高通信质量，对于特殊的环境要求不同的天线形式以实现信号覆盖。对于室内、较长的走廊、狭长隧道等区域，天线系统一般采用全向辐射天线形式进行覆盖。然而在这些狭长空间的纵深位置，由于信号的穿透损耗高，空间损耗大，传统的全向天线往往很难满足覆盖要求或者存在信号分布不稳定、盲区等现象。这就要求天线具有双向辐射特性。常常还进一步要求其极化方式为圆极化，因为圆极化天线具有可以接收任意极化的来波、抗多径反射等优点。

圆极化天线通常使用平面天线和螺旋天线，这两种天线都可以形成圆极化的半球波束，都可以作为接收系统常用的天线形式，这两种天线可以获得性能优良的圆极化半球波束、同时结构紧凑，对周围的环境有良好的适应性；对于微带天线，由于它具有低剖面、结构紧凑，易于制作和易于集成等优点，在很多实际应用中常被采用。

实现圆极化天线的方式可以有三类：(1)环形电流；(2)两个正交放置的线电流，只要两个电流(磁流)等幅、相位相差90度；(3)一个线电流与一个线磁流平行放置，只要电流与磁流等幅、相位相差90度。

在卫星导航、通信和射频识别等领域中，现有的平面双向圆极化天线都需要线电流(磁流)正交放置，并且得到的相对轴比带宽较窄，且增益较低。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种平面双向圆极化天线，本发明中的磁偶极子和电偶极子不需要正交放置，但通过螺旋结构导体片，仍在平行于天线所在平面的方向产生圆极化波，在垂直于天线所在平面的方向上产生反旋的圆极化波，从而在互为90度夹角方向上实现双圆极化辐射特性。

技术方案：本发明一种平面双向圆极化天线，包括平面矩形磁偶极子、顶层电偶极臂、底层电偶极臂和螺旋结构导体片，所述平面矩形磁偶极子设置于空气基板，平面矩形磁偶极子整体呈开口朝正X方向的长方体结构；所述顶层电偶极臂和底层电偶极臂分别连接于平面矩形磁偶极子开口侧的上表面和下表面，顶层电偶极臂和底层电偶极臂形成开口朝向正X方向的V型电偶极子天线单元；所述螺旋结构导体片设置于空气基板上的V型电偶极子天线单元的开口处(将螺旋结构导体片放置在V型振子开口处，能够增强在x轴方向定向辐射的集中程度，且降低z轴方向的轴比值)；其中，顶层电偶极臂和底层电偶极臂二者之间结构相同和尺寸相同，且二者反对称布置于空气基板；所述非封闭的平面矩形磁偶极子上(平面矩形磁偶极子的正中间)设置有馈电结构，馈电结构包括同轴线内导体和同轴线外导体。

进一步的，所述V型电偶极子天线单元激发的电场极化方向平行于天线所在平面产生圆极化波，即指向正轴方向；所述平面矩形磁偶极子结构激发的电场极化方向垂直于天线所在平面产生反旋的圆极化波，即指向正Z方向。

为了增强圆极化天线的方向性，所述V型电偶极子天线单元中的顶层电偶极臂和底层电偶极臂的臂长均为3/2波长；且顶层电偶极臂和底层电偶极臂的倾斜角度α(即是指顶层电偶极臂和底层电偶极臂分别与正X轴之间的夹角)均为30°～90°；顶层电偶极臂和底层电偶极臂的宽度均为10-20mm。

进一步的，所述V型电偶极子天线单元与平面矩形磁偶极子为非正交系。