[实用新型]一种基于非均匀超平面的小型宽带双极化天线

说明书

本实用新型提供了一种基于非均匀超平面的小型宽带双极化天线，包含超平面和偶极子天线，超平面为在介质板上分布着4×4个正方形金属环单元，偶极子天线包含辐射器，同轴线和反射器，四块正方形金属板摆放为田字形，组成偶极子，同轴线内导体穿过外导体后连接到发射器的反射器的下表面。本实用新型具有稳定的辐射方向图，对辐射器和辐射器之间的距离不敏感。换言之，即使天线高度很低，也能获得稳定的辐射方向图。仿真和实测结果表明，该系统在工作频段内实现了稳定的辐射方向、稳定的增益、低交叉极化和高端口隔离。提出的天线将在基站应用中非常有前景。

技术领域

本发明涉及天线领域，尤其是一种基站偶极子天线。

背景技术

在现代无线通信系统中，±45°双极化天线由于能够提供偏振分集，以减少多径衰落的副作用、增加信道容量，在基站中得到广泛应用。近年来双极化天线得到大量应用，其中大多数是以金属接地平面作为辐射器的交叉偶极子形式。由于金属表面的反射特性，天线的高度通常约为0.25λ0，其中λ0是中心工作频率的波长[3,4]。基站天线主要工作在两个频段，即低频段(0.69-0.96GHz)和高频段(1.7-2.7GHz)，容易看出基站天线在较低频段工作的正常高度约为90mm。

然而，随着移动通信系统的迅速发展，这种高度在很多情况下已经不能满足基站天线小型化的要求。进一步降低基站天线高度的难点主要在于：(1)降低高度后辐射方向图恶化。由于辐射器与辐射器之间的距离小于四分之一波长，因此反射波不再和直接向视轴辐射的波同相叠加。(2)宽带阻抗匹配难以实现。高度降低使偶极子天线的辐射器更接近反射器，使两者之间的相互耦合变得相当强，天线的输入阻抗在宽频带上变得更有电抗性，使得宽带阻抗匹配难以实现。

为了解决上述问题，采用了人工磁导体(AMC)表面来改变金属辐射器的反射特性。通过在辐射器和辐射器之间放置AMC表面，使天线辐射方向图保持稳定，并在高度降低后实现良好的阻抗匹配。然而，由于AMC的工作带宽相对较窄，造成使用 AMC的天线的最终工作带宽(22％)不够宽。此外，由于AMC结构单元的布局通常需要更多的空间，加载AMC使得天线结构体积大、制作成本高。类似的设计也可以看到。在现代移动通信系统中，小型化、低成本的宽带双极化天线是非常理想的。

当天线的高度为90mm(0.25λ0)时，它相当于开口的扩口传输线，输入阻抗为纯电阻，易于与50Ω传输线匹配。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于非均匀超平面的小型双极化天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于非均匀超平面的小型双极化天线，包含超平面和偶极子天线，所述超平面为在介质板上分布着4×4个正方形金属环单元，16个金属环单元分为内圈4个金属环单元和外圈12个金属环单元，超平面上外圈的金属环宽度为Rw1，超平面上内圈的金属环宽度为Rw2，通过调整金属环的宽度，调整两个谐振频率处的天线效率；