[实用新型]一种双极化的双宽面低交叉极化滤波天线

说明书

一种双极化的双宽面低交叉极化滤波天线，包括功分基板，其上设有由两根N型馈电线竖直交叉构成的馈电结构，每根N型馈电线的外侧均对应设有两个辐射贴片，相邻辐射贴片之间设有水平耦合贴片，每个辐射贴片的端部外侧均设有垂直耦合贴片。本实用新型通过在辐射贴片外围加载垂直耦合贴片，作为单偶极子耦合能量后再向外辐射，与天线主体辐射互补从而能够有效拓宽天线E面和H面半功率波束宽度；通过在相邻辐射贴片之间加载水平耦合贴片，产生与辐射贴片上相反的电流以实现陷波功能；通过在水平耦合贴片上开槽，产生多对方向相反的电流，电流相互抵消以实现陷波功能；通过在水平耦合贴片在靠近未激励的辐射贴片处产生的等大反向电流实现高交叉极化。

技术领域

本实用新型涉及适用于无线宽带通信系统的天线技术领域，特别涉及一种双极化的双宽面低交叉极化滤波天线。

背景技术

2017年11月，中国工信部正式发布了第五代移动通信系统(5G)的微波频段标准(3.3-3.6 GHz；4.8-5GHz)，确立了5G通信的低频段频谱资源；2019年6月，工信部向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电四家企业发放了5G商用牌照，标志着5G商用的序幕正式拉开。5G通信系统需要具备高速率数据传输、多维度宽覆盖、高度集成化等性能特征，因而对5G天线提出了较传统天线更加苛刻的要求。首先，第五代移动通信系统中微基站将是重要组成部分，因此对5G天线的体积提出了更高的要求；同时，双极化天线和宽覆盖面天线可以降低基站天线的单元数量，有效提升天线信道容量，是降低基站建设成本和提升天线传输容量的关键技术，5G天线趋向兼备多极化特性及宽覆盖面等特性；而且，为满足日益增长的通信需求以及多样化应用场景，大规模天线阵列也是目前发展的重点方向。

随着信息时代的不断发展，智能终端和各种无线数据业务迎来了爆炸式的增长，这对第五代移动通信系统提出了更加严峻的要求，为了满足系统更快通信速度和更大通信容量的要求，新型 5G 天线需要能够覆盖更宽的工作频带、更高的辐射增益和多极化功能等，使天线能够为更多的设备提供高速稳定的信息传输，而最直接有效的方法无疑是增加天线的极化模式，极化模式的增加可以成倍数的增加通信系统的信道容量，所以多极化将是5G天线的标配。另一方面，天线的波束宽度也很重要。在通信系统中，很多场景都需要天线在保持良好的定向辐射特性和正常的辐射增益的前提下，天线的覆盖面能够越宽越好，包括用于定位、导航、授时等的各类星载、舰载天线，为了减少其对仰角的要求终端天线的波束就要求半球形覆盖；在5G系统中即将大规模使用的Massive MIMO、波束赋形、大规模相控阵阵列等对天线单元的波束宽度也有一定的要求，因此在5G频段对双极化宽波束覆盖天线的研究具有深刻的现实意义。

在第五代移动通信系统中，由于5G工作频段的性质，5G信号受大气和城市建筑的影响较大，因此第五代移动通信系统的基站布局中微基站地位重要，同时大规模天线阵列也将大量应用于5G；但是由于微基站空间有限，目前天线的体积相对又较大，并不能满足新一代通信系统的需求，因此5G天线需要在保证其高性能的同时尽量减小其体积。

宽覆盖面天线能够在相同条件下使用更少天线单元覆盖更大的辐射范围，减少天线使用数量，降低成本。常见增加辐射面方法一般需要对辐射贴片或反射地板做弯曲、加大等操作，增加天线制作难度和成本；另外，宽覆盖面天线能量分布在较宽的范围内，必然导致天线增益的降低，在实现宽辐射覆盖面的同时又保证天线增益满足要求是一个难点。

对于微带天线与滤波器的集成化设计,目前国内外报道了诸多设计技术。早期,研究人员可在天线与滤波器之间加载阻抗变换器实现天线与滤波器的集成化,但其尺寸较大,且阻抗变换器的引入增加了额外的传输损耗,因此天线效率较低;又或者可以采用天线取代滤波器最后一级谐振器的设计技术,但此类技术所对应设计的平面上加载多级谐振器占据了较大的天线平面尺寸,且结构中始终存在不参加辐射的谐振器,因此增益和效率与天线自身相比仍有所降低，因此需要探讨一些能够直接在天线主体增加少量结构实现滤波效果的方式。

实用新型内容

为克服上述现有技术中的不足，本实用新型目的在于提供一种双极化的双宽面低交叉极化滤波天线。