一种双极化天线的制作方法

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种天线。

背景技术：

双极化天线是一种新型天线技术，组合两副极化方向相互正交的天线，且两副天线同时工作在收发双工的模式下，即双极化天线在同一个带宽内能收发两个正交的电磁信号。对于无线通信系统来说，采用双极化天线实现空间分集，从而提升信道容量，是改善通信质量的重要方法。

目前，双极化天线一般采用两种结构形式得到，一种是将两个不同天线结合起来并且使其极化方式正交，另一种是将两个一样的天线交叉垂直分布。两种方式均存在天线体型巨大、双极化天线结构复杂的特点。

随着电子产品小型化的发展趋势，显然采用上述两种方法得到的体型巨大的双极化天线不适用，以此，如何实现双极化天线小型化和平面化成为了急需解决的技术问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种双极化天线，有效解决了现有双极化天线体型巨大、结构复杂的技术问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种双极化天线，包括：介质板、接地板以及两个辐射单元，其中，

所述介质板沿对角线对称，所述接地板与所述介质板外形匹配；

所述接地板设置于所述介质板一侧，且所述接地板中：沿对角线对称设置形状规则的一对辐射通孔及限流槽；

所述辐射单元设置于所述介质板另一侧，且所述辐射单元沿所述一对辐射通孔的对称轴对称设置于辐射通孔所在位置、分别通过一微带线连接至介质板边缘进行馈电，且所述一对辐射单元对应的微带线相互垂直设置。

进一步优选地，在所述接地板中，沿对角线预设位置对称设置一对圆形的辐射通孔，且所述辐射通孔的面积大于辐射单元的面积，所述辐射单元正对于辐射通孔所在位置设置于介质板另一侧。

进一步优选地，在所述接地板的限流槽中包括：沿辐射通孔的对称轴切除的顶角、沿对称轴和顶角向接地板中心开设的条形槽以及沿对称轴在条形槽两侧开设的角槽。

进一步优选地，在所述限流槽中，沿辐射通孔的对称轴在条形槽两侧开设的角槽相互垂直，且角槽朝向接地板的中心开设。

进一步优选地，在所述限流槽中，沿辐射通孔的对称轴在条形槽两侧开设的角槽相互垂直，且角槽朝向接地板的中心开设，每个角槽中包括两个相互垂直的条形槽。

进一步优选地，所述辐射单元为菱形辐射单元，且所述菱形辐射单元沿辐射通孔的对称轴、正对于辐射通孔的位置对称设置于介质板另一侧。

进一步优选地，所述菱形辐射单元通过一微带线连接至介质板边缘进行馈电，所述微带线与菱形辐射单元任意一角连接。

进一步优选地，所述介质板的边缘相互垂直，所述辐射单元通过一微带线连接至介质板边缘进行馈电，所述微带线垂直于介质板边缘设置，且所述一对微带线相互垂直设置。

在本发明中，在介质板两侧分别设置接地板和辐射单元，且通过在接地板中开设辐射通孔和限流槽的方式实现两个辐射单元的正交极化得到双极化天线，且辐射单元的微带线相互垂直设置进行馈电，其中，辐射通孔用于改善辐射单元的全向辐射特性，使辐射单元朝向z轴方向(垂直于介质板的方向)辐射；限流槽用于改变接地板中的高频电流分布和走向，提高两个辐射单元之间的隔离度，从而提高双极化天线的性能；另外，辐射单元和微带线的设置保证了双极化天线的工作带宽。最后，本发明提供的双极化天线具备尺寸小、平面化、结构简单、易集成、易加工等优点。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1为本发明中双极化天线一种实施方式结构示意图；

图2为本发明中双极化天线中接地板一侧一种实施方式结构示意图，

图3为本发明中如图1所示双极化天线辐射单元一侧结构示意图；

图4为本发明一实例中两个菱形辐射单元的回波损耗特性曲线和隔离度曲线示意图；

图5为本发明如图4所示实例中一菱形辐射单元方向图；

图6为本发明如图4所示实例中另一菱形辐射单元方向图。

附图标记：

10-介质板，20-接地板，30-辐射单元，21-辐射通孔，22-限流槽，40-微带线。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

如图1所示为本发明提供的双极化天线一种实施方式结构示意图(图示中介质板10、辐射通孔21、限流槽22以及辐射单元30均为示意结构)，从图中可以看出，在该双极化天线中包括：介质板10、接地板20以及两个辐射单元30，其中，介质板10沿对角线对称，接地板20与介质板10外形匹配；另外，接地板20设置于介质板10一侧，且在接地板20中：沿对角线对称设置形状规则的一对辐射通孔21及限流槽22；辐射单元30设置于介质板10另一侧，且辐射单元30沿辐射通孔21的对称轴对称设置于辐射通孔21所在位置、分别通过一微带线40连接至介质板10边缘进行馈电，且一对辐射单元30对应的微带线40相互垂直设置。

在本实施方式中，介质板10为规则介质板，且沿对角线对称；接地板20的外形与介质板10的外形匹配，且接地板20通过印制的方式设置于介质板10的底面。此外，在接地板20中沿对角线开设有一对辐射通孔21，并将辐射单元30设置在介质板10另一侧与辐射通孔21相对的位置，以此改善辐射单元30全向辐射的特性，使辐射单元30沿z方向(接地板20的垂直方向)进行辐射。再有，为了提高两个辐射单元30的隔离度，在接地板20上设置限流槽22，以此改变接地板20中高频电流的流向，保证两个极性上的电磁波信号互不干扰。

在实例中，介质板10采用介电常数为4.4的正方形fr4板材(环氧玻璃布板)，接地板20为金属接地板20，如铜接地板20。辐射通孔21可采用圆形、正多边形等规则形状，沿介质板10的对角线(即接地板20的对角线)对称设置在接地板20上。辐射单元30可采用圆形、三角形、菱形等规则形状，设置于介质板10上相对于接地板20的另一侧，正对辐射通孔21的位置。限流槽22设置于辐射通孔21对称轴的两端，且每个限流槽22沿辐射通孔21对称轴对称。要说明的是，在此我们对介质板、接地板的材质不做具体限定，对辐射通孔、辐射单元以及限流槽的形状同样不做具体限定，可以根据实际需求进行设定。

对上述实施方式进行改进得到本实施方式，如图2所示，在本实施方式中，该双极化天线中包括：介质板10、接地板20以及两个辐射单元30，其中，介质板10沿对角线对称，接地板20与介质板10外形匹配；接地板20和辐射单元30分别设置于介质板10两侧，且在接地板20中包括：沿对角线对称设置于预设位置的一对圆形辐射通孔21及限流槽22，且圆形辐射通孔的面积大于辐射单元30的面积；在接地板20的限流槽22中包括：沿圆形辐射通孔的对称轴切除的顶角、沿对称轴和顶角向接地板20中心开设的条形槽以及沿对称轴在条形槽两侧开设的角槽。辐射单元30沿圆形辐射通孔的对称轴对称设置于圆形辐射通孔所在位置、分别通过一微带线40连接至介质板10边缘进行馈电。

在本实施方式中，采用圆形的辐射通孔改善辐射单元30的辐射方向，至于圆形辐射通孔在接地板20中的预设位置，根据实际情况进行设定，两个圆形辐射通孔根据介质板10的对角线对称即可。另外，为在接地板20中得到限流槽22，首先切除圆形辐射通孔对角线上的对角，即两个顶角；之后，沿切除的顶角和圆形辐射通孔对称轴开设条形槽；最后，沿圆形辐射通孔对称轴在条形槽两侧开设角槽。至于圆形辐射通孔的面积大小、限流槽22中切除的顶角的面积大小、开设的各条形槽的面积大小都根据实际情况进行设定，在此不做具体限定。

更具体来说，在本实施方式中，限流槽22中沿辐射通孔21的对称轴在条形槽两侧开设的角槽相互垂直，且角槽朝向接地板20的中心开设，每个角槽中包括两个相互垂直的条形槽，如图2中所示的限流槽22。

对上述实施方式进行改进得到本实施方式，如图3所示，在本实施方式中，该双极化天线中包括：介质板10、接地板20以及两个菱形辐射单元30，其中，介质板10沿对角线对称，接地板20与介质板10外形匹配；接地板20和菱形辐射单元30分别设置于介质板10两侧，且在接地板20中包括：沿对角线对称设置于预设位置的一对圆形辐射通孔21及限流槽22，圆形辐射通孔21的面积大于辐射单元30的面积；在接地板20的限流槽22中包括：沿辐射通孔21的对称轴切除的顶角、沿对称轴和顶角向接地板20中心开设的条形槽以及沿对称轴在条形槽两侧开设的角槽，且两个角槽于条形槽相接的位置相互垂直，每个角槽中包括两个相互垂直的条形槽。菱形辐射单元30沿辐射通孔21的对称轴、正对于辐射通孔21的位置对称设置于介质板10另一侧，分别通过一微带线40连接至介质板10边缘进行馈电。

在本实施方式中，为了提高双极化天线的辐射效率，采用菱形辐射单元30，且该菱形辐射单元30通过一微带线40连接至介质板10边缘进行馈电，且微带线40与菱形辐射单元30任意一角连接。

对上述实施方式进行改进得到本实施方式，在本实施方式中，该双极化天线中包括：介质板10、接地板20以及两个菱形辐射单元30，其中，介质板10沿对角线对称，且介质板10的边缘相互垂直，即介质板10为正方形基板，接地板20与介质板10外形匹配；接地板20和菱形辐射单元30分别设置于介质板10两侧，且在接地板20中包括：沿对角线对称设置于预设位置的一对圆形辐射通孔21及限流槽22，圆形辐射通孔21的面积大于辐射单元30的面积；在接地板20的限流槽22中包括：沿辐射通孔21的对称轴切除的顶角、沿对称轴和顶角向接地板20中心开设的条形槽以及沿对称轴在条形槽两侧开设的角槽，且两个角槽于条形槽相接的位置相互垂直，每个角槽中包括两个相互垂直的条形槽。菱形辐射单元30沿辐射通孔21的对称轴、正对于辐射通孔21的位置对称设置于介质板10另一侧，分别通过一微带线40连接至介质板10边缘进行馈电，微带线40垂直于介质板10边缘设置，且一对微带线40相互垂直设置，以此使得一个菱形辐射单元30的走向沿x方向，另一个菱形辐射单元30的走向沿y方向，从而使两个辐射单元30走向正交，形成正交极化。要说明的是，在本实施方式中，微带线40的设置方向根据双极化天线的性能进行设定，包括回波特征参数、隔离度等。

在一个实例中，双极化天线的结构如图2和图3所示。具体：

介质板采用介电常数为4.4的fr4、边长为53mm(毫米)的正方形的板材，且基板厚度为1mm。铜接地板印制在介质板底面，菱形辐射单元设置于介质板另一面，且沿介质板对角线对称设置。

在铜接地板中，在菱形辐射单元所在位置上对称开设两个半径12.5mm的圆形辐射通孔，其中，第一圆形辐射通孔距离介质板上边缘13.5mm，第二圆形辐射通孔距离介质板左边缘13.5mm，形成对z方向的辐射。

在该铜接地板中，沿圆形辐射通孔对称轴去除对角，其中，铜接地板左上角中去除的顶角边长为10mm、右下角中去除的顶角边长为14mm；之后，沿介质板对角线和去除的顶角朝向介质板中心开设条形槽，其中，左上角的条形槽长15mm、右下角的条形槽长19mm；最后，在条形槽两侧对称开设互相垂直的角槽(角槽中包括相互垂直的第一条形槽和第二条形槽)，具体，在左上角的角槽中，与条形槽连接的第一条形槽长度为4mm，与第一条形槽垂直连接的第二条形槽长度为6mm；在右下角的角槽中，与条形槽连接的第一条形槽长度为11mm，与第一条形槽垂直连接的第二条形槽长度为11mm，以此得到限流槽，改变铜接地板上的电流分布情况，改善两个菱形辐射单元之间的隔离度。

菱形辐射单元为高14mm、宽9.2mm的菱形金属片(两个辐射单元形状相同，共用铜接地板)，通过一段微带线连接到边缘进行馈电，具体，其中，第一菱形辐射单元距离介质板上边缘13.5mm，第二菱形辐射单元距离介质板左边缘13.5mm，微带线长度为7.5mm，宽度为0.92mm。

根据以上参数得到双极化天线之后，对其性能进行仿真处理，如图4所示，为该双极化天线的s参数结果，其中，曲线s11和曲线s22分别为两个菱形辐射单元的回波损耗特性曲线，曲线s21为两个菱形辐射单元辐射的电磁波信号的隔离度曲线。由该双极化天线中菱形辐射单元、圆形辐射通孔以及限流槽都沿介质板对角线对称设置，两个辐射单元的回波损耗特性曲线基本一致，如曲线s11和曲线s22所示，该双极化天线的工作频率范围为4.5ghz～7ghz(工作带宽较宽)，且在该频段内，s11<-10db，s22<-10db。另外，从曲线s21中可以看出，两个菱形辐射单元在工作频带内具有较高的隔离度，s21<-16db。

图5和图6为两个菱形辐射单元在xoy面的方向图，其中，曲线a表示theta分量，曲线b表示phi分量。从两个图中可以看出，其中一个菱形辐射单元以theta极化分量为主(与第二圆形辐射通孔对应设置的菱形辐射单元)，另一个菱形辐射单元以phi极化分量为主(与第一圆形辐射通孔对应设置的菱形辐射单元)，可以推出，该双极化天线达到了较好的双极化效果。

在其他实例中，可以根据实际需求对双极化天线中各参数进行适应性调整，如在菱形辐射单元所在位置上对称开设两个半径11.5mm/13.5mm的圆形辐射通孔，第一菱形辐射单元距离介质板上边缘12.5mm/14.5mm，第二菱形辐射单元距离介质板左边缘12.5mm/14.5mm等。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。