[发明专利]一种小型圆极化Vivaldi天线、控制方法、移动通信系统

说明书

本发明属于天线技术领域，公开了一种小型圆极化Vivaldi天线、控制方法、移动通信系统，七块介质基板和一根同轴线馈电线缆；四块介质板印刷有Vivaldi天线，一块介质板印刷有Vivaldi天线的弯折部分，一块介质板印刷有微带Wilkinson馈电网络，一块覆有金属的介质板充当反射板。本发明解决了宽带圆极化天线小型化的问题，其可用于基站天线。天线在1.24‑3.38GHz内S₁₁小于‑10dB，天线阻抗带宽约为93.2％。频带内的隔离度达到‑40dB以下。天线在1.43‑2.86GHz内轴比小于3dB，天线轴比带宽为54％。该天线具有优良的结构特性，结构简单，易于加工和安装，实现了小型化。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种小型圆极化Vivaldi天线、控制方法、移动通信系统。

背景技术

目前，随着移动通信的飞速发展，各种通信设备的不断迭代，对侧向天线的要求也愈来愈高。面对无线通讯设备的多个工作频点，只有天线完整的覆盖整个工作频段，才能保证测向天线的工作效率。同时，圆极化天线能够接收各个极化方向的电磁波，能提高频谱的利用率，能够有效地对抗信道多径衰落，提高系统的抗干扰能力。此外，辐射单元采用渐变槽线天线能够保证测向天线的宽带和高增益特性。对于移动测向系统，测向天线在保证其辐射性能的情况下当然是越小越好，然而天线尺寸的小型化是以增益的损失为代价的。对于测向天线相控阵，单元天线的尺寸对天线阵列的整体体积有着直接影响。所以，小型化对于测向系统同样有着巨大的研究价值。

现有技术如下：

专利“一种开放边界的宽带圆极化Vivaldi天线”(CN 109193128 A)设计的圆极化天线虽然满足可以覆盖1-3.25GHz的宽带基站天线带宽需要，并且增益最高可达到10dB，但是其尺寸比较大，仅反射板的尺寸就有350mm*350mm*6mm。

文献“Nguyen TK,Tran HH,Nguyen-Trong N.A Wideband Dual-Cavity-BackedCircularly Polarized Crossed Dipole Antenna[J].IEEE Antennas and WirelessPropagation Letters.2017,16:3135-3138.”利用共轴交叉使得两个L形天线绕中心的同轴线实现中心对称的圆极化天线，分别刻蚀在介质板的正反面，并在天线底部加载反射板，将向后辐射的后瓣信号反射到正上方来提高增益，阻抗带宽可以到79.4％，3dB轴比带宽可以达到66.75％，但其采用背腔后尺寸较大，不利于集成。

专利“一种小型化多波段共口径圆极化天线”(CN110380193A)设计的圆极化天线，虽然具有多波段的圆极化特性，但设计极其复杂，且剖面较高。

文献“”利用四个偶极子，通过馈电网络和同轴向天线输入信号。为了增大天线增益，通过边缘连接窄的矩形微带线，增大辐射面积，最终实现频率为1GHz-1.7GHz，峰值增益达到4.95dB。但增大天线增益的同时也增加了天线的尺寸。

可见，实现圆极化、宽带化、简单设计的同时，满足小型化是一项艰巨的工作。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术中在实现圆极化、宽带化、简单设计的同时，无法满足宽带圆极化天线小型化程度要求，导致其在集成化的无线通信系统、规模化的测量系统和精确化的导航定位系统中的应用受到极大限制，体积大而又笨重的天线势必被淘汰，天线的小型化是一种发展趋势，天线小型化技术也越来越受到关注。

解决以上问题及缺陷的难度为：圆极化天线的优势是无论天线是处于运动状态还是静止状态，都可以使接收信号有一个稳定的强度，这对于难以保持恒固定的天线方向的移动卫星通信非常有用。