[发明专利]基于介质极化器的极化可重构双向同旋向圆极化天线

说明书

本发明公开的基于介质极化器的极化可重构双向同旋向圆极化天线，包括双向波导功分器以及相对固定设置在所述双向波导功分器两侧的第一介质极化器和第二介质极化器，第一介质极化器和第二介质极化器相互垂直设置，所述第一介质极化器与所述双向波导功分器之间、所述第二介质极化器与所述双向波导功分器之间分别形成±45度的夹角，并且，所述双向波导功分器上设置有用于进行馈电的第一差分端口和第二差分端口。具有轴比带宽宽、增益高、工作频带内性能稳定、可实现极化可重构的优点。此外，本发明结构简单且便于加工。

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别涉及基于介质极化器的极化可重构双向同旋向圆极化天线。

背景技术

具有双向辐射特性的天线在实际应用中有着非常广泛的需求，尤其是在例如：隧道、桥梁、矿洞、街道等狭长的通信环境当中。在这些环境中，通信终端通常是近似直线地分布于一段狭长的空间之内，若采用单向或全向辐射的天线则容易导致通信盲区、能量损耗大等一系列问题，而双向辐射的天线则可以很好的避免这些问题。此外，就极化方式而言，由于圆极化天线可以有效的避免极化失配的问题，同时具有抗多径反射的优点，因此双向辐射的天线通常被设计为圆极化形式。为避免两个方向上的极化失配，通常要求双向天线在两个方向上的圆极化具有相同的旋向，即同为左旋或同为右旋。

目前实现双向同旋向圆极化天线的方案包括：一、采用多层PCB结构的贴片天线，如C.Deng等在《A bidirectional left-hand circularly polarized antenna usingdual rotated patches,MicrowOptical Technol Lett,2013,vol.55.no.9.pp.2044-2047,2013》中，将两个带有缝隙的贴片正交放置于馈电PCB板的两侧，每个缝隙分别与馈电的微带线形成±45度夹角，从而实现双向的同旋向圆极化辐射；二、如W.Liu等在《Abidirectional array of the same left-handed circular polarization using aspecial substrate,IEEE Antennas Wireless Propag.Lett,vol.12,pp.1543-1546,2013》中采用相距1/4波长且±45度交叉放置的八单元偶极子阵列；三、如Y.Zhao等在《Adual circularly polarized waveguide antenna with bidirectional radiations ofthe same sense,IEEE Trans.Antennas Propag,vol.62,no.1,pp.480-484,Jan.2014》中采用具有极化简并功能的矩形波导天线，并通过两个正交放置且相距1/4波长的金属片馈电；四、如J.Hu等在《A bidirectional same sense circularly polarized endfireantenna array with polarization reconfigurability,IEEE Trans.Antennas Propag,vol.67,no.11,pp.7150-7155,Nov.2019》中，采用磁、电偶极子相结合方式实现双向同旋向的圆极化辐射，并通过开关二极管实现圆极化的旋向可重构。

但目前的双向同旋向圆极化天线仍存在以下问题：

1、传统的双向同旋向圆极化天线通常轴比带宽窄且增益较低。一般轴比带宽不超过10％，增益平均为5dBic左右。

2、传统的双向同旋向圆极化天线在结构上都比较复杂，这将导致加工困难以及加工成本的增加。与此同时，天线的机械性能也受到很大的考验，当有外力作用时天线结构易发生形变。这一问题在立体结构中尤为明显。

3、传统的双向同旋向圆极化天线的极化方式较为单一，大部分设计为单左旋或右旋的圆极化，无法实现两种旋向之间的自由切换。实际应用中如能自由切换旋向则可以增加系统的灵活性。

发明内容