本發(fā)明涉及微波無源器件，尤其涉及一種極化可重構(gòu)磁電偶極子天線。

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背景技術：
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隨著無線通信的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)對天線的頻寬及方向性的要求日漸提高，現(xiàn)有的寬帶微帶貼片天線和傳統(tǒng)的定向偶極子天線已不能滿足要求。磁電偶極子天線作為新一代寬帶定向天線，以其帶寬寬、增益高、輻射效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、制造工藝簡單、成本低等諸多優(yōu)點，自提出之日起便受到業(yè)界的廣泛關注。磁電偶極子通常由正交放置的電偶極子和磁偶極子構(gòu)成，且兩個偶極子被共同放置或者分開一小段距離放置。根據(jù)常識，我們都知道電偶極子的方向圖在電場平面看起來是8字型，在磁場平面是O字型，而磁偶極子的方向圖在電場平面看起來是O字型，在磁場平面是8字型。因此，當兩個偶極子共同放置，并以等能量等相位激勵時，得出的輻射方向圖在電場平面和磁場平面是相同的心臟形狀，且具有較寬的帶寬，更重要的是后向輻射被顯著抑制。

近年來，WiFi技術應用的不斷普及，使得應用于5G頻段WiFi的天線技術也越來越受到人們的關注。然而，隨著無線通信頻譜變得越來越擁擠、電波多徑傳播造成的信號衰落越來越嚴重，僅是覆蓋工作頻段(5.15-5.85GHz)的單一極化方式的WiFi天線將不再適用于現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中，設計具有抗多徑衰落同時能夠?qū)崿F(xiàn)頻率復用增加信道容量的極化可重構(gòu)天線可以有效確保通信質(zhì)量，從而提高用戶體驗。

在目前已公開的文獻中，極化可重構(gòu)天線類型主要包括極化可重構(gòu)貼片天線、極化可重構(gòu)槽天線以及極化可重構(gòu)單極子天線。然而，(1)極化可重構(gòu)貼片天線雖然容易實現(xiàn)且成本較低，但其小于10％的工作帶寬，無法滿足日新月異的寬帶無線通信的要求；(2)極化可重構(gòu)槽天線雖然具有更寬的工作帶寬，但較低的增益將使其應用價值極大受限；(3)極化可重構(gòu)單極子天線雖然具有較寬的帶寬和全向輻射特性，但其復雜的結(jié)構(gòu)將使整個通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加復雜。如上所述的各方面缺陷將限制這些極化可重構(gòu)天線在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中的應用，尤其在5G WiFi系統(tǒng)中的應用。

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技術實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、損耗低、在極化狀態(tài)之間切換方便的極化可重構(gòu)磁電偶極子天線。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是，一種極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，包括方形的上PCB板、方形的下PCB板、饋電端口和4個天線單元，4個天線單元中心對稱地布置在上PCB板的對角線上；天線單元包括直流饋線、小方形貼片、大方形貼片、三角形貼片、電控開關、直流導線、電容和方形金屬柱體，小方形貼片是上PCB板上表面蝕刻的金屬箔，大方形貼片和三角形貼片是上PCB板下表面蝕刻的金屬箔；小方形貼片布置在三角形貼片的正上方，兩者通過金屬化過孔連接；三角形貼片布置在大方形貼片的內(nèi)側(cè)，兩者通過電控開關連接；電容跨接在本天線單元三角形貼片與相鄰天線單元三角形貼片之間，小方形貼片通過直流饋線與直流導線連接；方形金屬柱體的上端與大方形貼片連接，下端與下PCB板上表面的金屬貼片連接；下PCB板包括方形基片集成波導諧振腔和耦合槽，饋電端口的內(nèi)導體與下PCB板上表面的貼片連接，外導體與下PCB板下表面的貼片連接。

以上所述的極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，天線單元包括電感，小方形貼片通過電感與直流饋線連接。

以上所述的極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，三角形貼片為等邊直角三角形，等邊直角三角形直角的角平分線與上PCB板的對角線重合，大方形貼片的一條對角線與上PCB板的對角線重合；大方形貼片的形狀為切角矩形，大方形貼片的切角部位朝向三角形貼片。

以上所述的極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，大方形貼片包括圓形孔，方形金屬柱體包括立孔，圓形孔和立孔同軸；方形金屬柱體的下端包括橫孔，橫孔與立孔相通；下PCB板的四角各包括一個導線孔，直流導線自上而下地穿過上PCB板，經(jīng)方形金屬柱體的立孔和橫孔，沿下PCB板的上表面向外伸出，然后自上而下地穿過導線孔與直流電源連接。

以上所述的極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，直流導線與直流電源的正極連接，下PCB板下表面的貼片與直流電源的負極連接。

以上所述的極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，第一天線單元的電控開關和第三天線單元的電控開關由一組直流電源控制，第二天線單元的電控開關和第四天線單元的電控開關由另一組直流電源控制；第一天線單元和第三天線單元布置在上PCB板的一條對角線上，第二天線單元和第四天線單元布置在上PCB板的另一條對角線上。

以上所述的極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，下PCB板包括4排金屬化通孔，4排金屬化通孔圍成方形；方形基片集成波導諧振腔包括下PCB板上、下表面的貼片以及所述4排金屬化通孔圍成的方形立體區(qū)域；耦合槽為矩形槽，蝕刻在下PCB板上表面的貼片上；矩形槽位于第一天線單元、第四天線單元與第二天線單元、第三天線單元之間，矩形槽的長軸在4排金屬化通孔圍成的方形的中軸線布置。

以上所述的極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，矩形槽的長度小于每排金屬化通孔的長度，大于上PCB板的長度；矩形槽的寬度小于大方形貼片之間的間距。

以上所述的極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，所述的電控開關為二極管，二極管的陽極接三角形貼片，陰極接大方形貼片。

以上所述的極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，各天線單元的電控開關都接通時，處于線極化狀態(tài)；上PCB板一三象限對角線上的兩個天線單元的電控開關都接通，二四象限對角線上的兩個天線單元的電控開關都斷開時，處于右旋圓極化狀態(tài)；上PCB板一三象限對角線上的天線單元的兩個電控開關都斷開，二四象限對角線上的兩個天線單元的電控開關都接通時，處于左旋圓極化狀態(tài)。

本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、損耗低、帶寬寬、增益高、輻射效率高、在三種極化狀態(tài)之間可方便切換等優(yōu)點，該極化可重構(gòu)磁電偶極子天線非常適用于現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)，尤其是5G頻段WiFi系統(tǒng)的應用。

[附圖說明]

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

圖1是本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線的立體圖。

圖2是本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線的俯視圖。

圖3是圖2中的AA'向剖視圖。

圖4是本發(fā)明實施例第一介質(zhì)基板上、下表面的示意圖，其中(a)是俯視圖，(b)是仰視圖。

圖5是本發(fā)明實施例第二介質(zhì)基板上、下表面示意圖，其中(a)是俯視圖，(b)是仰視圖。

圖6是本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線的實施例的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖，其中(a)是俯視圖，(b)是是圖2中的AA'向剖視圖。

圖7是本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線在三種極化狀態(tài)下的輻射單元組成結(jié)構(gòu)示意圖，其中(a)是線極化示意圖，(b)是右旋圓極化示意圖，(c)是左旋圓極化示意圖。

圖8是本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線的實施例在線極化狀態(tài)下回波損耗和增益的仿真和實測結(jié)果圖。

圖9是本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線的實施例在圓極化狀態(tài)下回波損耗和增益的仿真和實測結(jié)果圖。

圖10是本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線的實施例在圓極化狀態(tài)下軸比的仿真和實測結(jié)果圖。

圖11是本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線的實施例在線極化狀態(tài)的仿真和實測輻射方向圖，其中(a)是5.2GHz處，(b)是5.8GHz處。

圖12是本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線的實施例在右旋圓極化狀態(tài)下的仿真和實測輻射方向圖，其中(a)是5.2GHz處，(b)是5.8GHz處。

圖13是本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線的實施例在左旋圓極化狀態(tài)下的仿真和實測輻射方向圖，其中(a)是5.2GHz處，(b)是5.8GHz處。

[具體實施方式]

本發(fā)明的極化可重構(gòu)磁電偶極子天線包括方形的上PCB板、方形的下PCB板、饋電端口和4個天線單元，4個天線單元中心對稱地布置在上PCB板的對角線上。天線單元包括直流饋線、小方形貼片、電感、大方形貼片、三角形貼片、電控開關、直流導線、電容和方形金屬柱體，小方形貼片是上PCB板上表面蝕刻的金屬箔，大方形貼片和三角形貼片是上PCB板下表面蝕刻的金屬箔。小方形貼片布置在三角形貼片的正上方，兩者通過金屬化過孔連接。三角形貼片布置在大方形貼片的內(nèi)側(cè)，兩者通過電控開關連接。電容跨接在本天線單元三角形貼片與相鄰天線單元三角形貼片之間，小方形貼片通過電感與直流饋線連接。方形金屬柱體的上端與大方形貼片連接，下端與下PCB板上表面的金屬貼片連接。下PCB板包括方形基片集成波導諧振腔和耦合槽，饋電端口的內(nèi)導體與下PCB板上表面的貼片連接，外導體與下PCB板下表面的貼片連接。電控開關為二極管，二極管的陽極接三角形貼片，陰極接大方形貼片。

三角形貼片為等邊直角三角形，等邊直角三角形直角的角平分線與上PCB板的對角線重合，大方形貼片的一條對角線與上PCB板的對角線重合。大方形貼片的形狀為切角矩形，大方形貼片的切角部位朝向三角形貼片。

大方形貼片包括圓形孔，方形金屬柱體包括立孔，圓形孔和立孔同軸。方形金屬柱體的下端包括橫孔，橫孔與立孔相通。下PCB板的四角各包括一個導線孔，直流導線自上而下地穿過上PCB板，經(jīng)方形金屬柱體的立孔和橫孔，沿下PCB板的上表面向外伸出，然后自上而下地穿過導線孔與與直流電源的正極連接，下PCB板下表面的貼片與直流電源的負極連接。

第一天線單元的電控開關和第三天線單元的電控開關由一組直流電源控制，第二天線單元的電控開關和第四天線單元的電控開關由另一組直流電源控制。第一天線單元和第三天線單元布置在上PCB板的一條對角線上，第二天線單元和第四天線單元布置在上PCB板的另一條對角線上。

下PCB板包括4排金屬化通孔，4排金屬化通孔圍成方形。方形基片集成波導諧振腔包括下PCB板上、下表面的貼片以及所述4排金屬化通孔圍成的方形立體區(qū)域。耦合槽為矩形槽，蝕刻在下PCB板上表面的貼片上。矩形槽位于第一天線單元、第四天線單元與第二天線單元、第三天線單元之間，矩形槽的長軸在4排金屬化通孔圍成的方形的中軸線布置。矩形槽的長度小于每排金屬化通孔的長度，大于上PCB板的長度。矩形槽的寬度小于大方形貼片之間的間距。

各天線單元的電控開關都接通時，處于線極化狀態(tài)。上PCB板一三象限對角線上的兩個天線單元的電控開關都接通，二四象限對角線上的兩個天線單元的電控開關都斷開時，處于右旋圓極化狀態(tài)。上PCB板一三象限對角線上的天線單元的兩個電控開關都斷開，二四象限對角線上的兩個天線單元的電控開關都接通時，處于左旋圓極化狀態(tài)。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6所示，本發(fā)明實施例的極化可重構(gòu)的磁電偶極子天線，包括第一介質(zhì)基板1、第一直流饋線111、第二直流饋線112、第三直流饋線113、第四直流饋線114，第一小方形貼片121、第二小方形貼片122、第三小方形貼片123、第四小方形貼片124，第一貼片電感131、第二貼片電感132、第三貼片電感133、第四貼片電感134，第一方形貼片141、第二方形貼片142、第三方形貼片143、第四方形貼片144，第一三角形貼片151、第二三角形貼片152、第三三角形貼片153、第四三角形貼片154，第一電控開關161、第二電控開關162、第三電控開關163、第四電控開關164，第一圓形孔171、第二圓形孔172、第三圓形孔173、第四圓形孔174，第一組貼片電容181、第二組貼片電容182、第三組貼片電容183、第四組貼片電容184，第一金屬化通孔191、第二金屬化通孔192、第三金屬化通孔193、第四金屬化通孔194，第一方形金屬柱體21、第二方形金屬柱體22、第三方形金屬柱體23、第四方形金屬柱體24，第二介質(zhì)基板3、方形基片集成波導諧振腔31、矩形槽32，第一圓孔331、第二圓孔332、第三圓孔333、第四圓孔334、第五圓孔34，饋電端口4、第一直流導線51、第二直流導線52、第三直流導線53和第四直流導線54。

其中第一直流饋線111、第二直流饋線112、第三直流饋線113、第四直流饋線114，第一小方形貼片121、第二小方形貼片122、第三小方形貼片123、第四小方形貼片124，第一貼片電感131、第二貼片電感132、第三貼片電感133和第四貼片電感134位于第一介質(zhì)基板1的上表面。

第一方形貼片141、第二方形貼片142、第三方形貼片143、第四方形貼片144，第一三角形貼片151、第二三角形貼片152、第三三角形貼片153、第四三角形貼片154，第一電控開關161、第二電控開關162、第三電控開關163、第四電控開關164，第一組貼片電容181、第二組貼片電容182、第三組貼片電容183、第四組貼片電容184位于第一介質(zhì)基板1的下表面。

第二介質(zhì)基板3的上、下表面均貼有與第二介質(zhì)基板相同大小的金屬貼片，矩形槽32蝕刻在第二介質(zhì)基板3上表面的金屬貼片上。方形基片集成波導諧振腔31由第二介質(zhì)基板3的上、下表面金屬貼片以及貫穿第二介質(zhì)基板3的4排金屬化通孔圍成的方形立體區(qū)域組成。第一圓孔331、第二圓孔332、第三圓孔333、第四圓孔334穿過在第二介質(zhì)基板3以及其上、下表面金屬貼片，第五圓孔34蝕刻在第二介質(zhì)基板2的下表面金屬貼片上，第一方形金屬柱體21、第二方形金屬柱體22、第三方形金屬柱體23、第四方形金屬柱體24位于第二介質(zhì)基板3的上表面，其底部與第二介質(zhì)基板3上表面金屬貼片連接，其頂部分別與第一方形貼片141、第二方形貼片142、第三方形貼片143、第四方形貼片144連接，支撐起第一介質(zhì)基板1。

饋電端口4的內(nèi)導體探針垂直穿過第二介質(zhì)基板3，且與第二介質(zhì)基板3上表面的金屬貼片連接，饋電端口4的外導體與第二介質(zhì)基板3下表面的金屬貼片連接。

本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，實施例第一介質(zhì)基板1和第二介質(zhì)基板3均為印刷電路板的基板，其中，第一介質(zhì)基板1和第二介質(zhì)基板3相對介電常數(shù)均為2.33，其厚度分別為3.75mm和0.787mm，損耗角正切均為0.0009。

本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，實施例第一三角形貼片151、第二三角形貼片152、第三三角形貼片153、第四三角形貼片154均為同樣大小的等邊直角三角形，且圍繞第一介質(zhì)基板1的中心呈對稱放置；第一方形貼片141、第二方形貼片142、第三方形貼片143、第四方形貼片144均為相同大小的方形貼片，且分別圍繞著第一三角形貼片151、第二三角形貼片152、第三三角形貼片153、第四三角形貼片154對稱放置；第一圓形孔171、第二圓形孔172、第三圓形孔173、第四圓形孔174均為大小相同的圓形孔，且分別對稱地蝕刻在第一方形貼片141、第二方形貼片142、第三方形貼片143、第四方形貼片144上。

本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，實施例第一三角形貼片151、第二三角形貼片152、第三三角形貼片153、第四三角形貼片154分別經(jīng)由第一金屬化通孔191、第二金屬化通孔192、第三金屬化通孔193、第四金屬化通孔194與第一小方形貼片121、第二小方形貼片122、第三小方形貼片123、第四小方形貼片124連接，第一小方形貼片121、第二小方形貼片122、第三小方形貼片123、第四小方形貼片124分別經(jīng)由第一貼片電感131、第二貼片電感132、第三貼片電感133、第四貼片電感134與第一直流饋線111、第二直流饋線112、第三直流饋線113、第四直流饋線114連接。

本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，實施例第一電控開關161跨接在第一方形貼片141和第一三角形貼片151之間，第二電控開關162跨接在第二方形貼片142和第一三角形貼片152之間，第三電控開關163跨接在第三方形貼片143和第三三角形貼片153之間，第四電控開關164跨接在第四方形貼片144和第四三角形貼片154之間，其中，第一電控開關161、第二電控開關162、第三電控開關163、第四電控開關164的陽極分別與第一三角形貼片151、第二三角形貼片152、第三三角形貼片153、第四三角形貼片154連接，第一電控開關161、第二電控開關162、第三電控開關163、第四電控開關164的陰極分別與第一方形貼片141、第二方形貼片142、第三方形貼片143、第四方形貼片144連接。

本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，第一組貼片電容181、第二組貼片電容182、第三組貼片電容183、第四組貼片電容184均由兩個100pF的貼片電容構(gòu)成，且第一組電容181跨接在第一三角形貼片151和第二三角形貼片152之間，第二組電容182跨接在第二三角形貼片152和第三三角形貼片153之間，第三組電容183跨接在第三三角形貼片153和第四三角形貼片154之間，第四組電容184跨接在第四三角形貼片154和第一三角形貼片151之間。

本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，第一直流導線51、第二直流導線52、第三直流導線53、第四直流導線54分別與第一直流饋線111、第二直流饋線112、第三直流饋線113、第四直流饋線114連接，且穿過第一介質(zhì)基板1，再分別穿過第一方形金屬柱體21、第二方形金屬柱體22、第三方形金屬柱體23、第四方形金屬柱體24內(nèi)部和第二介質(zhì)基板3上的第一圓孔(導線孔)331、第二圓孔(導線孔)332、第三圓孔(導線孔)333、第四圓孔(導線孔)334，與兩組直流電源的正極連接，其中第一電控開關161和第三電控開關163由一組直流電源控制，第二電控開關162和第四電控開關164由另一組直流電源控制，通過兩組直流電源提供高低電平信號來控制電控開關的通斷，當直流電源提供的是高電平信號(5V電壓)時，電控開關導通，當直流電源提供的是低電平信號(0V電壓)，電控開關斷開。第二介質(zhì)基板3的下表面金屬貼片經(jīng)由導線與兩組直流電源的負極連接，這樣做的主要目的是將直流導線盡可能地放置在地板的下方，減少輻射的射頻信號對直流導線的影響，從而避免對電控開關控制電壓的準確輸出的影響。

本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，第一貼片電感131、第二貼片電感132、第三貼片電感133、第四貼片電感134的感值均為25nH，是被用來隔離射頻信號而保持直流信號導通，從而實現(xiàn)在為第一電控開關161、第二電控開關162、第三電控開關163、第四電控開關164正常提供直流控制電壓的同時，避免額外引入的第一直流饋線111、第二直流饋線112、第三直流饋線113、第四直流饋線114及第一直流導線51、第二直流導線52、第三直流導線53、第四直流導線54對天線輻射性能的影響。

本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，第一組貼片電容181、第二組貼片電容182、第三組貼片電容183、第四組貼片電容184是用來隔離直流信號，實現(xiàn)第一電控開關161、第二電控開關162、第三電控開關163、第四電控開關164的狀態(tài)獨立控制，而保持射頻信號的連續(xù)。

本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，第一電控開關161、第二電控開關162、第三電控開關163、第四電控開關164采用英飛凌公司的型號為BAR50-02L的二極管開關，通過高低電平來控制其通斷。

本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線通過饋電端口4接入饋源信號，激勵起方形基片集成波導諧振腔31，然后經(jīng)由位于第二介質(zhì)基板3上表面金屬貼片上蝕刻的矩形槽32，耦合激勵起天線輻射單元，從而實現(xiàn)能量的發(fā)射和接收。

本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，按照工作原理主要包括電偶極子和磁偶極子兩部分，其中電偶極子是由第一方形貼片141、第二方形貼片142、第三方形貼片143、第四方形貼片144、第一三角形貼片151、第二三角形貼片152、第三三角形貼片153、第四三角形貼片154組成，磁偶極子是由第一方形貼片141、第二方形貼片142、第三方形貼片143、第四方形貼片144兩兩之間的縫隙組成，通過兩組電壓分別控制兩組二極管電控開關的通斷，改變天線輻射單元的結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)天線的極化可重構(gòu)。(1)當兩組二極管電控開關都打開時，天線僅被激勵起與矩形槽32平行的磁偶極子(即第一方形貼片141和第二方形貼片142、第三方形貼片143和第四方形貼片144之間的縫隙)、以及電偶極子(即第一方形貼片141、第二方形貼片142、第三方形貼片143、第四方形貼片144、第一三角形貼片151、第二三角形貼片152、第三三角形貼片153、第四三角形貼片154組成的輻射單元)，兩個偶極子的輻射場相位相等，此時天線具有線極化的輻射特性；(2)當兩組二極管電控開關一組打開、一組關閉時，天線被激勵起與矩形槽32平行的磁偶極子以及電偶極子的同時，激勵起與矩形槽32平行的磁偶極子(即第一方形貼片141和第四方形貼片144、第二方形貼片142和第三方形貼片143之間的縫隙)，最終形成兩個正交，且幅度相同，相位相差90°的輻射場，此時天線具有圓極化的輻射特性，交換改變兩組二極管電控開關的狀態(tài)就可以實現(xiàn)天線在左旋圓極化和右旋圓極化狀態(tài)之間切換。下表列出了本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線可實現(xiàn)的三種極化狀態(tài)及其相對應的四個二極管開關的工作狀態(tài)。三種極化狀態(tài)下天線輻射單元的組成結(jié)構(gòu)如圖7所示。

下面結(jié)合細化的實施例對本發(fā)明實施例作進一步詳細描述。

如圖6所示，以中心工作頻率在5.5GHz的極化可重構(gòu)磁電偶極子天線為例，采用的第一介質(zhì)基板1和第二介質(zhì)基板3相對介電常數(shù)均為2.33，其厚度分別為3.75mm和0.787mm，損耗角正切均為0.0009。該極化可重構(gòu)磁電偶極子天線的各尺寸參數(shù)如下：第一方形貼片141、第二方形貼片142、第三方形貼片143、第四方形貼片144的邊長均為L＝11mm，且其兩兩之間的間隙寬度均為S1＝3mm，第一方形貼片141和第一三角形貼片151、第二方形貼片142和第二三角形貼片152、第三方形貼片143和第三三角形貼片153、第四方形貼片144和第四三角形貼片154之間的間隙寬度均為S2＝0.5mm，第一三角形貼片151、第二三角形貼片152、第三三角形貼片153及第四三角形貼片154構(gòu)成的方形區(qū)域的邊長為P＝5.5mm，

第一方形金屬柱體21、第二方形金屬柱體22、第三方形金屬柱體23和第四方形金屬柱體24的底邊邊長均為W＝7mm，高度均為H＝11mm，第二介質(zhì)基板3的長度和寬度均為G＝54mm，矩形槽32的長度為Ls＝27.5mm，寬度為Ws＝1.5mm，方形基片集成波導諧振腔31的邊長為G2＝34mm，構(gòu)成方形基片集成波導諧振腔31的金屬化通孔的直徑均為D＝1mm，且相鄰兩個金屬化通孔之間的間距為S＝1.7mm，饋電端口4和第二介質(zhì)基板3的中心間距為offset＝6mm。

本實施例的極化可重構(gòu)磁電偶極子天線是在Ansys公司的商業(yè)全波電磁仿真軟件HFSS建模仿真設計。

圖8和圖9是本實施例中的極化可重構(gòu)磁電偶極子天線在線極化和圓極化狀態(tài)下回波損耗和增益的仿真和實測結(jié)果圖。從圖中的實測結(jié)果可以看出，該極化可重構(gòu)磁電偶極子天線在線極化狀態(tài)下具有27.2％(4.77-6.27GHz)的帶寬，在左旋和右旋圓極化狀態(tài)下具有2.9％(5.07-6.32GHz)的帶寬，通帶內(nèi)回波損耗均低于-10dB，在線極化狀態(tài)下，通帶內(nèi)的增益為8.2±0.4dBi，在左旋和右旋圓極化狀態(tài)下，通帶內(nèi)的增益為8.2±0.8dBi。

圖10是本實施例中的極化可重構(gòu)磁電偶極子天線在兩種圓極化狀態(tài)下軸比的仿真和實測結(jié)果圖。從圖中的實測結(jié)果可以看出，該極化可重構(gòu)磁電偶極子天線在左、右旋圓極化狀態(tài)下，同時滿足回波損耗小于-10dB、軸比小于3dB的帶寬為16％(5.07-5.95GHz)，完全覆蓋了5G頻段WiFi工作帶寬。

圖11、圖12和圖13分別是本實施例中的極化可重構(gòu)磁電偶極子天線在線極化、右旋圓極化和左旋圓極化三種極化狀態(tài)下5.2GHz和5.8GHz處的xoz面(左圖)和yoz面(右圖)的仿真和實測輻射方向圖。從圖中可以看出，該實例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線在三種極化狀態(tài)下均具有相同的輻射方向圖，并且在每種極化狀態(tài)下天線都具有非定向的輻射特性，交叉極化都低于-13dB。

綜上所述，本發(fā)明實施例極化可重構(gòu)磁電偶極子天線，具有結(jié)構(gòu)簡單、損耗低、帶寬寬、增益高、輻射效率高、在三種極化狀態(tài)之間可方便切換等優(yōu)點，該極化可重構(gòu)磁電偶極子天線非常適用于現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)，尤其是5G頻段WiFi系統(tǒng)的應用。