本实用新型涉及通信
技术领域：
，尤其涉及一种单层宽带五端口的圆极化天线。
背景技术：
：微带圆极化天线的阻抗带宽和轴比带宽很窄。为了展宽带宽，在对微带圆极化天线或阵列天线进行馈电时，需要对馈电网络进行设计。当馈电网络具有功率分配和移相功能时，也就是馈电网络的四个输出端口的幅度相等，相位依次相差90°时，可以展宽天线的阻抗带宽和轴比带宽。现有的馈电网络带宽窄且体积较大，不利于下一代移动通信的要求。技术实现要素：本实用新型的目的在于提供一种单层宽带五端口的圆极化天线，旨在解决现有技术中的馈电网络带宽窄且体积较大的技术问题。为实现上述目的，本实用新型提供了一种单层宽带五端口的圆极化天线，包括单层宽带五端口馈电网络、介质板及金属地，所述单层宽带五端口馈电网络设置于介质板的上表面，所述介质板的下表面还与金属地连接；所述单层宽带五端口馈电网络包括第一耦合器及第二耦合器，其中：所述第一耦合器包括第一矩形环、第一传输线、第二传输线、第三传输线、第四传输线、第五传输线、第六传输线、第七传输线、第八传输线、第九传输线、第十传输线及第十一传输线；所述第一传输线水平连接至所述第一矩形环的左侧顶角的位置，所述第一传输线还与第二传输线连接，所述第二传输线与所述第三传输线连接，所述第三传输线的末端设置第四端口；所述第四传输线水平连接至所述第一矩形环的右侧边顶部的位置，所述第四传输线还与第五传输线连接，所述第五传输线与所述第六传输线连接，所述第六传输线的末端设置第五端口；所述第七传输线水平连接至所述第一矩形环的左侧边底部的位置，所述第七传输线的末端设置第一端口；所述第八传输线水平连接至所述第一矩形环的右侧边底部的位置，第八传输线还与第九传输线连接，所述第九传输线与所述第十传输线连接，所述第十传输线与所述第十一传输线连接；所述第二耦合器包括第二矩形环、第十二传输线、第十三传输线、第十四传输线、第十五传输线、第十六传输线、第十七传输线、第十八传输线、第十九传输线、第二十传输线、第二十一传输线及第二十二传输线；所述第十二传输线水平连接至所述第二矩形环的左侧边底部的位置，所述第十二传输线还与第十三传输线连接，所述第十三传输线与所述第十四传输线连接，所述第十四传输线的末端设置第二端口；所述第十五传输线水平连接至所述第一矩形环的右侧边底部的位置，所述第十五传输线还与第十六传输线连接，所述第十六传输线与所述第十七传输线连接，所述第十七传输线的末端设置第三端口；所述第十八传输线水平连接至所述第二矩形环的右侧边顶部的位置，所述第十八传输线的末端设置第六端口；所述第十九传输线水平连接至所述第二矩形环的左侧边顶部的位置，第十九传输线还与第二十传输线连接，所述第二十传输线与所述第二十一传输线连接，所述第二十一传输线与所述第二十二传输线连接；所述第二耦合器设置于第一耦合器的正下方，第一耦合器中的第一端口与第二耦合器中的第六端口并列设置。优选的，所述第一传输线、第二传输线及第三传输线形成的结构与所述第四传输线、第五传输线及第六传输线形成的结构相对于第一矩形环左右对称。优选的，所述第十二传输线、第十三传输线、第十四传输线形成的结构与第十五传输线、第十六传输线、第十七传输线形成的结构相对于第二矩形环左右对称。优选的，所述第一端口及第六端口均为输入端，所述第二端口、第三端口、第四端口及第五端口均为输出端。优选的，所述第十传输线及第二十一传输线均为隔离电阻。优选的，所述第一传输线、第二传输线及第三传输线形成一个顺时针的钩子形结构，所述第四传输线、第五传输线及第六传输线形成一个逆时针的钩子形结构，所述第十二传输线、第十三传输线及第十四传输线形成一个顺时针的钩子形结构，所述第十五传输线、第十六传输线及第十七传输线形成一个逆时针的钩子形结构。优选的，所述第一传输线及第四传输线均为水平连接线，所述第二传输线及第五传输线均为倒L形结构，所述第三传输线及第六传输线为L形结构。优选的，第十二传输线及第十六传输线均为水平连接线，所述第十三传输线、第十四传输线、所述第十六传输线及所述第十七传输线均为L形结构。优选的，所述第一矩形环中的内环的长边均为L1＝21mm、短边均为L2＝15mm，内环与外环之间的左右两侧的宽度均为W1＝5.1mm，内环与外环之间的顶部及底部的宽度均为W2＝3.12mm；第二矩形环中的内环的长边均为L1＝21mm、短边均为L2＝15mm，第二矩形环中的内环与外环之间的左右两侧的宽度均为W1＝5.1mm，第二矩形环中的内环与外环之间的顶部及底部的宽度均为W2＝3.12mm；所述第一传输线、第四传输线、第十二传输线及第十五传输线的长度均为La＝21.1mm，宽度均为Wa＝1.15mm；所述第二传输线、第五传输线、第十二传输线及第十六传输线的短边的长度均为Lb1＝5mm、长边的长度均为Lb2＝10.9mm，宽度均为Wb＝0.61mm；所述第三传输线、第六传输线、第十四传输线及第十七传输线的长边的长度为Le＝18.9mm，宽度为We＝1.66mm；所述第七传输线及第十八传输线的水平短边的长度均为Lc1＝11mm，水平长边的长度均为Ld＝21.4mm，水平长边与水平短边之间的距离均为Lc2，宽度均为Wc＝0.9mm；所述第八传输线及第十九传输线的长度均为La＝21.1mm，宽度均为Wd＝1.05mm；所述第九传输线及第二十传输线的水平短边的长度均为Lb4＝2.8mm，水平长边的长度均为Lb3＝6mm，宽度均为Wb＝0.61mm，水平短边与水平短边之间的高度均为R0＝3.4mm；所述第十传输线及第二十一传输线的宽度均为Wb＝0.61mm，长度均为L8＝0.61mm；所述第十一传输线及第二十二传输线的长度均为L7＝4mm，宽度均为We＝1.66mm。相较于现有技术，本实用新型所述圆极化天线包括内置两个耦合器的馈电网络，实现馈电网络带宽变宽且体积小型化的技术效果。附图说明图1是本实用新型单层宽带五端口的圆极化天线的优选实施例的结构示意图。图2是本实用新型单层宽带五端口馈电网络优选实施例的结构示意图。图3是本实用新型单层宽带五端口馈电网络中各元件尺寸的优选实施例的示意图。图4是本实用新型单层宽带五端口馈电网络通过电磁仿真软件仿真的S参数结果示意图。图5是本实用新型单层宽带五端口馈电网络通过电磁仿真软件仿真的相位结果示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释，本实用新型并不局限于以下实施例。参考图1至3所示，图1是本实用新型单层宽带五端口的圆极化天线的优选实施例的结构示意图；图2是本实用新型单层宽带五端口馈电网络优选实施例的结构示意图；图3是本实用新型单层宽带五端口馈电网络中各元件尺寸的优选实施例的示意图。在本实施例中，所述单层宽带五端口的圆极化天线包括单层宽带五端口馈电网络1、介质板2及金属地3，其中，所述单层宽带五端口馈电网络1设置于介质板2的上表面，所述介质板2的下表面还与金属地3连接。也就是说，所述介质板2设置于所述单层宽带五端口馈电网络1及金属地3之间，其中，所述金属地3与介质板2的形状及面积均相同。所述介质板2所采用的板材为RO4350B、厚度为0.762mm、介电常数为3.66。所述金属地3为一块完整的金属片(例如，与介质板2的形状及面积相同的铜片)。所述介质板2及金属地3均为矩形结构。所述单层宽带五端口馈电网络1包括两个耦合器(如图2所述的第一耦合器及第二耦合器)，每个耦合器有一个矩形环和11条传输线组成。具体地，如图2所示，第一耦合器(即图2上方的耦合器)包括第一矩形环100、第一传输线101、第二传输线102、第三传输线103、第四传输线104、第五传输线105、第六传输线106、第七传输线107、第八传输线108、第九传输线109、第十传输线110及第十一传输线111。所述第一矩形环100、第一传输线101、第二传输线102、第三传输线103、第四传输线104、第五传输线105、第六传输线106、第七传输线107、第八传输线108、第九传输线109、第十传输线110及第十一传输线111均为铜制金属片。其中，所述第一传输线101水平连接至所述第一矩形环100的左侧顶角的位置。进一步地，所述第一传输线101还与第二传输线102连接，所述第二传输线102与所述第三传输线103连接。所述第一传输线101为水平连接线，所述第二传输线102为倒L形结构(即L形结构中的长边为垂直方向且短边在长边上方的L形结构)，所述第三传输线103也为L形结构(即L形结构中的长边为水平方向且短边为垂直方向的L形结构)。所述第一传输线101、第二传输线102、第三传输线103形成一个顺时针的钩子形结构。所述第三传输线103的末端设置第四端口40(也可以称为端口四)。所述第四传输线104水平连接至所述第一矩形环100的右侧边顶部的位置。进一步地，第四传输线104还与第五传输线105连接，所述第五传输线105与所述第六传输线106连接。所述第四传输线104为水平连接线，所述第五传输线105为倒L形结构(即L形结构中的长边为垂直方向且短边在长边上方的L形结构)，所述第六传输线106也为L形结构(即L形结构中的长边为水平方向且短边为垂直方向的L形结构)。所述第四传输线104、第五传输线105、第六传输线106形成一个逆时针的钩子形结构。所述第六传输线106的末端设置第五端口50(也可以称为端口五)。所述第一传输线101、第二传输线102及第三传输线103形成的结构与所述第四传输线104、第五传输线105及第六传输线106形成的结构相对于第一矩形环100左右对称。所述第七传输线107水平连接至所述第一矩形环100的左侧边底部的位置。所述第七传输线107为水平钩子形结构(即包括两条水平边及一条弧形边，两条水平边通过弧形边连接)。所述第七传输线107的末端设置第一端口10(也可称为端口一)。所述第八传输线108水平连接至所述第一矩形环100的右侧边底部的位置，第八传输线108还与第九传输线109连接，所述第九传输线109与所述第十传输线110连接，所述第十传输线110与所述第十一传输线111连接。其中，所述第八传输线108、第十传输线110及第十一传输线111均为水平连接线，所述九传输线109为钩子形结构(即包括两条水平边及一条弧形边，两条水平边通过弧形边连接)。进一步，如图2所示，第二耦合器(即图2下方的耦合器)包括第二矩形环200、第十二传输线201、第十三传输线202、第十四传输线203、第十五传输线204、第十六传输线205、第十七传输线206、第十八传输线207、第十九传输线208、第二十传输线209、第二十一传输线210及第二十二传输线211。所述第二矩形环200、第十二传输线201、第十三传输线202、第十四传输线203、第十五传输线204、第十六传输线205、第十七传输线206、第十八传输线207、第十九传输线208、第二十传输线209、第二十一传输线210及第二十二传输线211均为铜制金属片。其中，所述第十二传输线201水平连接至所述第二矩形环200的左侧边底部的位置。进一步地，第十二传输线201还与第十三传输线202连接，所述第十三传输线202与所述第十四传输线203连接。所述第十二传输线201为水平连接线，所述第十三传输线202为L形结构(即L形结构中的长边为垂直方向且短边在长边下方的L形结构)，所述第十四传输线203也为L形结构(即L形结构中的长边为水平方向且短边为垂直方向的L形结构)。所述第十二传输线201、第十三传输线202、第十四传输线203形成一个顺时针的钩子形结构。所述第十四传输线203的末端设置第二端口20(也可以称为端口二)。所述第十五传输线204水平连接至所述第一矩形环100的右侧边底部的位置。进一步地，第十五传输线204还与第十六传输线205连接，所述第十六传输线205与所述第十七传输线206连接。所述第十五传输线204为水平连接线，所述第十六传输线205为L形结构(即L形结构中的长边为垂直方向且短边在长边下方的L形结构)，所述第十七传输线206也为L形结构(即L形结构中的长边为水平方向且短边为垂直方向的L形结构)。所述第十五传输线204、第十六传输线205、第十七传输线206形成一个逆时针的钩子形结构。所述第十七传输线206的末端设置第三端口30(也可以称为端口三)。所述第十二传输线201、第十三传输线202、第十四传输线203形成的结构与第十五传输线204、第十六传输线205、第十七传输线206形成的结构相对于第二矩形环200左右对称。所述第十八传输线207水平连接至所述第二矩形环200的右侧边顶部的位置。所述第十八传输线207为水平钩子形结构(即包括两条水平边及一条弧形边，两条水平边通过弧形边连接)。所述第十八传输线207的末端设置第六端口60(也可称为端口六)。所述第十九传输线208水平连接至所述第二矩形环200的左侧边顶部的位置，第十九传输线208还与第二十传输线209连接，所述第二十传输线209与所述第二十一传输线210连接，所述第二十一传输线210与所述第二十二传输线211连接。其中，第十九传输线208、第二十一传输线210及第二十二传输线211均为水平连接线，所述第二十传输线209为钩子形结构(即包括两条水平边及一条弧形边，两条水平边通过弧形边连接)。进一步地，所述第一端口10及第六端口60均为输入端，所述第二端口20、第三端口30、第四端口40及第五端口50均为输出端。所述第十传输线110及第二十一传输线210均为隔离电阻。所述第二耦合器设置于第一耦合器的正下方。第一耦合器中的第一端口10与第二耦合器中的第六端口60并列设置。进一步地，如图3所示，图3是本实用新型单层宽带五端口馈电网络中各元件尺寸的优选实施例的示意图。第一矩形环100中的内环的长边均为L1、短边均为L2，内环与外环之间的左右两侧的宽度均为W1，内环与外环之间的顶部及底部的宽度均为W2。第二矩形环200中的内环的长边均为L1、短边均为L2，第二矩形环200中的内环与外环之间的左右两侧的宽度均为W1，第二矩形环200中的内环与外环之间的顶部及底部的宽度均为W2。所述第一传输线101、第四传输线104、第十二传输线201及第十五传输线204的长度均为La，宽度均为Wa。所述第二传输线102、第五传输线105、第十二传输线201及第十六传输线205的短边的长度均为Lb1、长边的长度均为Lb2，宽度均为Wb。所述第三传输线103、第六传输线106、第十四传输线203及第十七传输线206的长边的长度为Le，宽度为We。所述第七传输线107及第十八传输线207的水平短边的长度均为Lc1，水平长边的长度均为Ld，水平长边与水平短边之间的距离均为Lc2，宽度均为Wc。所述第八传输线108及第十九传输线208的长度均为La，宽度均为Wd。所述第九传输线109及第二十传输线209的水平短边的长度均为Lb4，水平长边的长度均为Lb3，宽度均为Wb，水平短边与水平短边之间的高度均为R0。所述第十传输线110及第二十一传输线210的宽度均为Wb，长度均为L8。所述第十一传输线111及第二十二传输线211的长度均为L7，宽度均为We。所述参数入下表：参数数值参数数值参数数值W15.1mmWe1.66mmLe18.9mmL121mmW23.12mmL215mmWa1.15mmLa21.1mmWb0.61mmLb15mmLb210.9mmLb36mmLb42.8mmWc0.9mmLc111mmLc20.57mmWd1.05mmLd21.4mmR03.4mmL74mmL80.61mm根据上述单层宽带五端口馈电网络的结构及尺寸描述，当同轴线的地线焊接在第一端口10且信号线焊接在第六端口60时，同轴馈电的信号线(假设相位为0°)连到一个双频耦合器(即第二耦合器)上，可以实现-90°的移相，由于第二端口20是第二耦合器的直通端，第三端口30为第二耦合器的耦合端，所以第二端口20的相位为0°，端口3的相位为-90°。而同轴馈电的地线，此时等效位相位的-180°。通过另一个双频耦合器(即第一耦合器)也可以实现-90°的移相，由于第四端口40是该耦合器的直通端，第五端口50为该耦合器的耦合端，所以第四端口40的相位为-180°，第五端口5的相位为-270°。本实用新型所述单层宽带五端口馈电网络通过折叠馈电网络的传输线，可以实现馈电网络的小型化。图4是本实用新型单层宽带五端口馈电网络通过电磁仿真软件仿真的S参数结果示意图。图5是本实用新型单层宽带五端口馈电网络通过电磁仿真软件仿真的相位结果示意图。通过电磁仿真软件的仿真，可以查看馈电网络的S参数和相位结果。参考图4至图5所示，可以看出在1.68GHz到2.37GHz内，馈电网络的反射系数(|S11|)在-10dB以下，说明馈电网络的相对带宽可以达到34％，实现宽带特性。在1.75GHz到2.25GHz内，馈电网络的插入损耗|S21|、|S31|、|S41|、|S51|在-6.5dB附近，最大偏差不超过±0.38dB，说明能量可以从端口1被近乎四等分的分到四个输出端口上(端口二、端口三、端口四、端口五)。进一步地，参考图4至图5所示，相邻端口间的相位差很稳定在90°，在1.75GHz到2.25GHz内，附近最大相位偏差不超过±2.6°。这说明馈电网络的四个输出端口之间有优良的移相效果。结合图2，由于四个端口之间的能量是等幅，相位依次相差90°，此馈电网络可以被广泛应用在圆极化天线的馈电上，比如圆极化天线阵列或四臂螺旋天线，还可以应用在射频领域中需要一分四功分效果的射频器件上。以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3