[发明专利]一种基于封闭蘑菇状单元结构的双频段三极化天线

说明书

本发明公开了一种基于封闭蘑菇状单元结构的双频段三极化天线，其特征在于，包括垂直极化辐射体和水平极化辐射体；两者固定连接呈圆饼状结构；所述垂直极化辐射体和所述水平极化辐射体均为多层叠加的结构，所述多层叠加的结构包括若干层同心圆；所述同心圆包括若干介质基板；所述垂直极化辐射体和所述水平极化辐射体分别包括若干封闭蘑菇状单元结构；所述封闭蘑菇状单元结构包括至少三层的金属层和金属短路针；所述短路针至少连接所述金属中的两层。该结构通过控制封闭蘑菇状单元结构的色散特性，基于此结构可以设计一个在两个指定频段同时具备垂直极化辐射特性和双水平极化辐射特性的多频方向图分集辐射设备。

技术领域

本发明属于无线通信系统电子器件领域，具体涉及一种基于封闭蘑菇状单元结构的双频段三极化天线。

背景技术

无线通信技术的不断发展以及电子设备高度集成化的快速演进，推动了信息获取手段以及信息交互的多样性，工作在无线局域网的设备随之应运而生。

在现代通信系统中，提高系统的通信容量已然成为无线技术发展的关键。为了提供多功能服务，以及能在复杂的电磁环境中正常的工作，通信系统对于双频段的需求快速增长，这就需要天线也能够同时工作在多频段以满足不同频段的服务。另一方面，具有极化和方向图分集特性的系统可以提供不同的辐射特性，能够保证通信的可靠性。因此，具有多频段和分集特性的天线可以利用在频率和极化上的多个通道，以便于减小多径效应和提高数据传输速率。并且，一个具有多频段的分集天线相比多个单一频段的天线组合具有更紧凑的结构，因此其小型化的优势在系统中也更受欢迎。

对于此类多输入多输出天线，天线之间的端口隔离度，方向图正交性等等将会是此方向研究的重要挑战。最近，有学者提出：

一、用单端口在不同的频段实现不同或相同的极化和方向图。虽然能够在不同频段提供不同的极化和方向图，但是不能支持在每个频段都实现方向图分集。

二、用每个端口在对应的一个频段激励各自的辐射方向图，使得在两个频段能够支持不同的方向图和极化。这类天线更加适合连接不同模式或者不同极化要求的单频段系统，但是其分集特性不能得到充分利用。

三、用每个端口在两个频段同时激励起一种工作模式，这样就能够同时实现极化和方向图的分集特性，然而，已有的此类天线应用受限于极化数量少、剖面高、以及频率比小等不足。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于封闭蘑菇状单元结构的双频段三极化天线，通过控制封闭蘑菇状单元结构的色散特性，设计一个在两个指定频段同时具备垂直极化辐射特性和双水平极化辐射特性的多频方向图分集辐射设备。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种基于封闭蘑菇状单元结构的双频段三极化天线，其特征在于，包括垂直极化辐射体和水平极化辐射体；所述水平极化辐射体位于所述垂直极化辐射体一侧，两者固定连接呈圆饼状结构；所述垂直极化辐射体和所述水平极化辐射体均为多层叠加的结构，所述多层叠加的结构包括若干层同心圆；所述同心圆包括若干介质基板；所述所述垂直极化辐射体和所述水平极化辐射体分别包括若干封闭蘑菇状单元结构；所述封闭蘑菇状单元结构包括至少三层的金属层和金属短路针；所述短路针至少连接所述金属中的两层。

作为优选，所述垂直极化辐射体由一侧至另一侧依次包括：垂直极化辐射体顶层贴片、寄生圆盘贴片、环形贴片阵以及下层辐射体的金属地板；还包括若干连接所述环形贴片阵以及所述下层辐射体的金属地板的短路针圆环阵；所述环形贴片阵包括2-5圈同轴环形的贴片；所述环形的贴片包括若干贴片；所述贴片连接若干所述短路针结构；所述垂直极化辐射体顶层贴片贴合所述水平极化辐射体。

可以看出，所述垂直极化辐射体的封闭蘑菇状单元结构包括所述贴片、短路针和下层辐射体的金属地板。