一种极致尺寸的小型圆极化贴片天线

本发明涉及微波通信，尤其涉及一种极致尺寸的小型圆极化贴片天线。

背景技术：

1、相比于线极化天线而言，圆极化天线能够克服信号在传输过程出现的极化失配、多径效应、信道串扰等问题。为了适应系统的小型化、集成化趋势，小型化圆极化天线已经在诸多无线通信系统中得到应用。在相关技术中，实现小尺寸圆极化贴片天线的主要方法如下。

2、第一，采用高介电常数基板，通过在高介电常数基板上加载四组枝节实现圆极化的方形开槽贴片天线，该天线的尺寸较小。虽然使用高介电常数基板可以使得天线尺寸变得更小，但是会导致天线带宽和增益急剧恶化以及高昂的生产成本。

3、第二，采用开槽或者缝隙加载，通过在介质基板上开槽或者缝隙结构能够使天线的有效电流路径延长，相应的天线的谐振频率会向低频移动，从而实现天线的小型化。槽和缝的形状大小不定，对应的尺寸缩减程度不同。

4、第三，采用短路探针加载，通过在介质基板加载短路的寄生枝节，该天线尺寸相比半波谐振方形贴片能够大幅减小尺寸。

5、其次，常规的圆极化实现方式例如基于简并模分离的单馈式圆极化，虽然实现形式简单，但是存在相位相应敏感的问题，在外界干扰下容易发生圆极化退化或者翻转，极大影响圆极化性能。再如基于外部移相结构的双馈/多馈式圆极化，其实现圆极化所需要的90°相位差不是依靠天线自身产生，而是由馈电网络提供功率分配以及移相功能，实现的圆极化性能稳定，频带宽，但缺点是需要额外的功分移相网络，这不仅会导致成本增加，也占用更大的面积。

6、上述结构的小尺寸圆极化贴片天线的结构设计，虽然能够减少一部分天线的尺寸，但是大多面临着相移不稳定或结构复杂等问题，难以满足通信系统的小型化、集成化的设计要求。

7、有鉴于此，有必要提出对目前的小尺寸、相移不稳定的圆极化贴片天线结构进行进一步的改进。

技术实现思路

1、为解决上述至少一技术问题，本发明的主要目的是提供一种极致尺寸的小型圆极化贴片天线。

2、为实现上述目的，本发明采用的一个技术方案为：提供一种极致尺寸的小型圆极化贴片天线，包括：

3、介质基板，所述介质基板具有相对的第一表面及第二表面；

4、驱动贴片及耦合贴片，所述驱动贴片及耦合贴片均为直角三角形，两者相邻且间隔设置于介质基板的第一表面并电磁耦合形成一个圆极化轴比零点，所述介质基板对应驱动贴片与耦合贴片的一边均开设有一排金属化过孔，两排所述金属化过孔分别与驱动贴片与耦合贴片电导通；

5、地板，所述地板设置于介质基板的第二表面。

6、可选地，所述驱动贴片与耦合贴片的一直角边相邻设置且两者组合大致呈三角形状，两排所述金属化过孔呈正交设置。

7、可选地，所述驱动贴片与耦合贴片的一直角边相邻设置且两者组合大致呈三角形状，两排所述金属化过孔并排设置且均位于一条直线上。

8、可选地，所述驱动贴片与耦合贴片的斜边相邻设置且两者组合大致呈矩形状，两排所述金属化过孔呈正交设置。

9、可选地，还包括由金属探针与sma接头的外导体组成的馈电结构，所述金属探针设置于介质基板，且金属探针的一端与驱动贴片电导通，另一端避让地板设置；所述sma接头的外导体与地板电导通。

10、可选地，所述介质基板的厚度约为0.01-0.1倍的真空波长。

11、可选地，所述驱动贴片与耦合贴片的辐射边长为谐振频率下的1/4介质波长。

12、可选地，每排所述金属化过孔的间距大于0.01倍真空波长且小于驱动贴片的边长。

13、本发明的技术方案主要包括介质基板、驱动贴片及耦合贴片，其中，驱动贴片与耦合贴片为直角三角形，介质基板上开设有对应驱动贴片及耦合贴

14、片的两排金属化过孔，两排金属化过孔分别与驱动贴片与耦合贴片电导通，5通过驱动贴片及耦合贴片的电磁耦合产生两个幅度相等、极化正交且相位相

15、差90°的模式，形成一个圆极化轴比零点，实现圆极化；在本发明中，天线不仅是辐射体，而且具有功分和移相的功能，实现两个正交极化幅度相等相位相差九十度的激励；基于耦合来实现移相的机制，与传统方法的简并模分离

16、不同，它由耦合的类型和耦合的强度来决定，具有更加稳定的移相特性。另0外，驱动贴片及耦合贴片均加载金属化过孔，辐射边长的尺寸要小于传统的方形贴片天线边长，在两个贴片耦合形成圆极化时，整体的天线面积尺寸相比传统的方形贴片天线减少了30％以上，满足小型化的设计要求，便于实现集成化。

17、5附图说明

18、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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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示出的结构获得其他的附图。

19、图1为本发明一实施例极致尺寸的小型圆极化贴片天线的俯视图；

20、图2为本发明一实施例极致尺寸的小型圆极化贴片天线的主视图；

21、图3为本发明一实施例极致尺寸的小型圆极化贴片天线的等轴侧视图；

22、图4为本发明另一实施例极致尺寸的小型圆极化贴片天线的俯视图；5图5为本发明另一实施例极致尺寸的小型圆极化贴片天线的主视图；

23、图6为本发明另一实施例极致尺寸的小型圆极化贴片天线的等轴侧视图；

24、图7为本发明又一实施例极致尺寸的小型圆极化贴片天线的俯视图；

25、图8为本发明又一实施例极致尺寸的小型圆极化贴片天线的主视图；

26、图9为本发明又一实施例极致尺寸的小型圆极化贴片天线的等轴侧视图；0图10为本发明一实施例极致尺寸的小型圆极化贴片天线的轴比随频率变化曲线；

27、图11为本发明另一实施例极致尺寸的小型圆极化贴片天线的轴比随频率变化曲线；

28、图12为本发明又一实施例极致尺寸的小型圆极化贴片天线的轴比随频率变化曲线；

29、图13为本发明一实施例极致尺寸的小型圆极化贴片天线在最佳的轴比频点处的φ＝0°和φ＝90°的切面方向图；

30、图14为本发明另一实施例极致尺寸的小型圆极化贴片天线在最佳的轴比频点处的φ＝0°和φ＝90°的切面方向图；

31、图15为本发明又一实施例极致尺寸的小型圆极化贴片天线在最佳的轴比频点处的φ＝0°和φ＝90°的切面方向图。

32、本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

技术特征：

1.一种极致尺寸的小型圆极化贴片天线，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的极致尺寸的小型圆极化贴片天线，其特征在于，所述驱动贴片与耦合贴片的一直角边相邻设置且两者组合大致呈三角形状，两排所述金属化过孔呈正交设置。

3.如权利要求1所述的极致尺寸的小型圆极化贴片天线，其特征在于，所述驱动贴片与耦合贴片的一直角边相邻设置且两者组合大致呈三角形状，两排所述金属化过孔并排设置且均位于一条直线上。

4.如权利要求1所述的极致尺寸的小型圆极化贴片天线，其特征在于，所述驱动贴片与耦合贴片的斜边相邻设置且两者组合大致呈矩形状，两排所述金属化过孔呈正交设置。

5.如权利要求2-4任一项所述的极致尺寸的小型圆极化贴片天线，其特征在于，还包括由金属探针与sma接头的外导体组成的馈电结构，所述金属探针设置于介质基板，且金属探针的一端与驱动贴片电导通，另一端避让地板设置；所述sma接头的外导体与地板电导通。

6.如权利要求2-4任一项所述的极致尺寸的小型圆极化贴片天线，其特征在于，所述介质基板的厚度约为0.01-0.1倍的真空波长。

7.如权利要求2-4任一项所述的极致尺寸的小型圆极化贴片天线，其特征在于，所述驱动贴片与耦合贴片的辐射边长为谐振频率下的1/4介质波长。

8.如权利要求1所述的极致尺寸的小型圆极化贴片天线，每排所述金属化过孔的间距大于0.01倍真空波长且小于驱动贴片的边长。

技术总结
本发明公开了一种极致尺寸的小型圆极化贴片天线，包括：介质基板，所述介质基板具有相对的第一表面及第二表面；驱动贴片及耦合贴片，所述驱动贴片及耦合贴片均为直角三角形，两者相邻且间隔设置于介质基板的第一表面并电磁耦合形成一个圆极化轴比零点，所述介质基板对应驱动贴片与耦合贴片的一边均开设有一排金属化过孔，两排所述金属化过孔分别与驱动贴片与耦合贴片电导通；地板，所述地板设置于介质基板的第二表面。本发明的技术方案能够实现圆极化天线的小型化及集成化的要求，天线不仅是辐射体，而且具有功分和移相的功能；基于耦合来实现移相的机制，具有更加稳定的移相特性。

技术研发人员：杨天龙,张晓
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13