[发明专利]一种应用于5G-V2X车联网通信系统的三极化车载天线

说明书

本发明提供了一种应用于5G‑V2X车联网通信系统的三极化车载天线，包括圆形介质板、方形介质板、馈电结构、八组倒L形单元；圆形介质板，设置于方形介质板下方，所述圆形介质板中间设有全向辐射单元，负责5.85‑5.925GHz直连通信频段；方形介质板，位于圆形介质板的全向辐射单元上方，方形介质板中心与圆形介质板中心处于同一垂直中心线上，且方形介质板的面积小于圆形介质板的面积，所述方形介质板上设有定向辐射单元，负责3.30‑3.60GHz，4.80‑5.00GHz频段内宽覆盖面的定向辐射。该天线同时具备三极化，低交叉极化，高端口隔离度，定向辐射模式宽波束，全向辐射模式低不圆度，且在方位角平面上实现较高增益的特性，满足5G‑V2X要求。

[技术领域]

本发明涉及5G天线技术领域，具体涉及一种应用于5G-V2X车联网通信系统的三极化车载天线。

[背景技术]

5G技术的快速发展，推动车联网的进一步更新升级，为自动驾驶要求的实时信息交互提供必要保证。C-V2X通信技术(V2X：车辆对万物，Vehicle-to-everything)包含LTE-V2X和5G-V2X，目前LTE-V2X技术已经相对成熟，2020年该技术将正式在中国商用。从技术演进的角度，LTE-V2X支持向5G-V2X平滑演进，5G-V2X将克服LTE-V2X低时延的问题，进一步提高通信系统的可靠性，也为解决自动驾驶技术的安全问题提供关键的技术支持。C-V2X通信技术包含蜂窝通信Uu接口和直连通信PC5接口，分别服务于车通过基站的通信、车与车或车与路边设备的直接通信。

现有车联网车载天线设计方案主要有：1)采用多个定向天线互补形成近似全向辐射的方向图，但整体辐射增益不均匀；2)使用超宽带技术实现频带的全覆盖，但在超宽带宽内，辐射方向图不稳定，针对两种接口统一用定向辐射模式收发，覆盖范围不够。3)用单极子全向天线覆盖5.9GHz频段，甚至拓宽频带同时覆盖WLAN频段。但是这种设计通常是锥形辐射，辐射的波束与方位角平面形成一个较高的仰角，使得方位角平面上的增益非常低。

考虑到车与车、车与路边设备的直连通信主要发生在水平面上，而蜂窝通信主要发生在车与较远处的基站之间，若两种通信方式均单一的采用全向辐射模式或者定向辐射模式，没有针对性，功率的利用率不高。

双宽面定向天线和全向辐射天线都具有覆盖范围大的特点，能够适应车载天线高速移动、复杂多变的应用场景，根据实际应用中的通信对象，控制不同的辐射模式可以从硬件的角度提高通信质量，且提高功率利用率。车载天线放置的空间范围有限，所以通常要求车载天线能够实现多种功能，使天线尽可能紧凑。在这种条件下，令不同端口间的隔离度尽可能高，可以保证天线各种功能之间的相互影响尽可能小。现代基站基本上都配置了双极化天线，若车载天线也具备双极化功能，信道容量可以成倍地扩展，从而提高工作频段的利用率。由此可见，一款高隔离度三极化双辐射模式天线能够适应未来5G-V2X的要求。

[发明内容]

本发明目的是提供一款既能在3.30-3.60GHz和4.80-5.00GHz频段内通过定向辐射与5G基站通信，且在5.9GHz频段通过全向辐射实现车与车、车与路边设施直接通信的天线。

本发明的技术方案如下：

一种应用于5G-V2X车联网通信系统的三极化车载天线，包括圆形介质板、方形介质板、馈电结构、八组倒L形单元；

圆形介质板，设置于方形介质板下方，所述圆形介质板设有全向辐射单元，负责5.85-5.925GHz直连通信频段；

方形介质板，位于圆形介质板的全向辐射单元上方，方形介质板中心与圆形介质板中心处于同一垂直中心线上，且方形介质板的面积小于圆形介质板的面积，所述方形介质板上设有定向辐射单元，负责3.30-3.60GHz，4.80-5.00GHz频段内宽覆盖面的定向辐射；所述方形介质板与圆形介质板通过4根半钢线连接支撑；