[发明专利]一种等E面与H面的宽带双极化电磁偶极子天线单元

说明书

本发明公开了一种等E面与H面的宽带双极化电磁偶极子天线单元，包含双极化辐射单元与双极化馈电网络两部分，其中双极化辐射单元包括四个相隔90度按顺时针放置的电磁偶极子辐射单元，每个电磁偶极子辐射单元包括一个水平贴片及一个与水平贴片相连并于地板短路的垂直短路贴片；该天线的馈电方式为微带线缝隙耦合馈电，通过在地板上开设“十”字形缝隙来对输入能量进行耦合，为减小天线整体尺寸，缝隙尾部进行了弯折，介质基板一面为开有“十”字形缝隙的地板，另一面为正交放置的两个一分二功分网络，每个功分网络负责激励一个极化方向的辐射波束。该天线可以在较宽带宽内实现E面与H面方向图的一致性，馈电简单，结构紧凑，便于组阵。

技术领域

本发明属于电子领域和无线通信技术，尤其涉及一种E面与H面方向图对称的宽带双极化天线。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，同时受限于有限的安装空间，为了保障已有的网络和服务能够平稳地演进，现有的无线通信系统通常需要天线至少在两个方位面进行扫描，然而由于大多数单元天线在E面和H面方向图并不一致，因此这一要求显著增加了天线设计的复杂度。

1954年，天线与传播专业IRE学报(Transactions of the IRE ProfessionalGroup on Antennas and Propagation)首次提出了基于两种偶极子实现方向图互补这一理论。之后，有研究人员根据这一理论设计了一种工作于一个极化的电磁偶极子天线，通过采用一个Γ型探针同时激励一对水平贴片和垂直短路贴片来实现电偶极子与磁偶极子辐射，验证了这一理论的可行性，然而其只能在很窄的带宽内保持E面和H面方向图的一致性，且馈电复杂，不利于组成阵列。之后，对于该类型的天线，相关领域的专家、学者和工程技术人员进行了广泛的研究，获得了一系列的技术成果，然而，就已公开的相关电磁偶极子天线技术与结构而言，还存在着以下几个问题。

1这些改进大多只关注于增加此类天线的阻抗带宽，并不注重在工作频带内，保持E面与H面方向图的一致性。

2目前公开的大部分电磁偶极子天线，为保持良好的性能，大多馈电结构复杂，加工困难，不易于组阵。

由此可见，如何在较宽带宽内使天线单元保持E面和H面方向图的一致性以及实现简单的馈电方式是业内人士亟待解决的问题。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明旨在提供一种在E面与H面方向图一致的宽带双极化阵列扫描天线单元，其具有结构简单，紧凑，易于加工的优点。

技术方案：本发明提供的一种E面与H面方向图对称的宽带双极化阵列扫描天线单元，包含双极化辐射单元与双极化馈电网络两部分，其中双极化辐射单元包括四个顺时针放置的电磁偶极子辐射单元，每个电磁偶极子辐射单元包括一个水平贴片及一个与水平贴片相连并于地板短路的垂直短路贴片，其中水平贴片用于电偶极子辐射，垂直贴片用于磁偶极子辐射，通过同时激励E面与H面方向图互补的电偶极子与磁偶极子来实现天线整体在E面和H面方向图的一致性；双极化馈电网络为微带线缝隙耦合馈电结构，拥有两个输入端口和四个输出端口，具体如下，每一个输入端口通过一个一分二功分网络连接到对应的两个输出端口，每个输出端口可以通过缝隙耦合馈电至电磁偶极子激励产生相应极化的辐射波束。在各个输入端口提供特定相位的馈电组合可以产生需要的极化方向。

所述的E面与H面方向图对称的宽带双极化阵列扫描天线单元，辐射单元部分为立体结构，由良导体弯折拼接实现，馈电网络部分为平面结构，采用印制电路板工艺实现，可以用单层印制电路板工艺。

所述的E面与H面方向图对称的宽带双极化阵列扫描天线单元，辐射部分由四个相隔90度按顺时针放置的电磁偶极子单元构成，每个电磁偶极子单元包括一个水平贴片与一个垂直短路贴片，其中垂直短路贴片为弯折90度垂直放置，并于水平贴片及地板短接。