本實(shí)用新型涉及移動(dòng)通信領(lǐng)域，具體涉及一種差分饋電寬帶圓極化天線。

背景技術(shù)：

天線是無線通信中必不可少的一部分，隨著無線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，天線技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，同時(shí)也促進(jìn)了全集成射頻前端產(chǎn)品的需要。集成射頻前端通常采用差分技術(shù)，而傳統(tǒng)的天線多設(shè)計(jì)為單端口器件，不能很好的與射頻前端集成，為了解決這個(gè)問題，通常采用巴倫把差分信號(hào)轉(zhuǎn)化為單端口信號(hào)。差分天線與傳統(tǒng)天線不同的是，差分天線改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，采用兩個(gè)饋電端口，直接把差分信號(hào)饋入到天線的兩個(gè)端口，從而避免了巴倫的使用，亦即避免了由于巴倫的使用而引起的射頻前端的損耗，提高了天線的效率。同時(shí)由于差分天線能直接與射頻前端連接，從而更利于與射頻前端的集成，因此差分天線的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和良好的應(yīng)用前景。

圓極化天線具有如下的一些性質(zhì)：1)圓極化的旋向具有正交性，即左旋圓極化波只能被左旋圓極化天線接收，而不能被右旋圓極化天線接收，反之亦然，這一性質(zhì)使圓極化天線被廣泛應(yīng)用于極化分集技術(shù)中，以提高通信信道容量；2)圓極化天線能夠接收任意極化的來波，且圓極化波也能夠由任意極化的波接收到，這可以降低天線間的極化失配；3)極化波入射到對(duì)稱物體時(shí)，其反射波旋向會(huì)發(fā)生逆轉(zhuǎn)，不同旋向的圓極化波具有較大的隔離。因此，圓極化天線在無線通信系統(tǒng)中有著重要應(yīng)用。

常見的圓極化天線的實(shí)現(xiàn)方法一般為以下幾種：微帶天線、螺旋天線和正交振子等。微帶天線具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，但是微帶天線的帶寬窄，無法滿足當(dāng)前無線通信系統(tǒng)的要求。螺旋天線的結(jié)構(gòu)一般是圓柱式的，占用空間較大，不易于與通訊系統(tǒng)二等集成。正交振子要實(shí)現(xiàn)圓極化，需要饋入幅度相等、相位相差90度的電流，因此通常需要復(fù)雜的饋電網(wǎng)絡(luò)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本實(shí)用新型提供一種差分饋電寬帶圓極化天線。本天線是一種輻射增益高，且方向圖穩(wěn)定的差分饋電寬帶圓極化天線，該天線能實(shí)現(xiàn)45％的阻抗帶寬和圓極化帶寬，覆蓋1.7-2.7GHz的頻段。

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種差分饋電寬帶圓極化天線，包括天線輻射單元、介質(zhì)基板、反射板及饋電結(jié)構(gòu)，所述天線輻射單元蝕刻在介質(zhì)基板的背面，所述饋電結(jié)構(gòu)蝕刻在介質(zhì)基板的正面，所述介質(zhì)基板通過支撐結(jié)構(gòu)固定在反射板的上方；

所述天線輻射單元為平面結(jié)構(gòu)，由第一彎折振子、第二彎折振子、共面微帶線及饋電結(jié)構(gòu)構(gòu)成，第一及第二彎折振子通過共面微帶線連接，第一彎折振子及第二彎折振子關(guān)于介質(zhì)基板的中心對(duì)稱。

所述共面微帶線以介質(zhì)基板的中心為旋轉(zhuǎn)中心，沿著介質(zhì)基板的中軸線向左旋0-30度。

所述共面微帶線由兩條窄微帶線及一條寬微帶線構(gòu)成，所述兩條窄微帶線連接在寬微帶線的兩端，所述第一及第二彎折振子通過窄微帶線饋電。

所述第一彎折振子及第二彎折振子均由長(zhǎng)臂及短臂構(gòu)成，長(zhǎng)臂的一端與窄微帶線連接，長(zhǎng)臂的另一端彎折一次后，其末端再向共面微帶線方向彎折一次，所述彎折角度為90度；短臂的一端與窄微帶線連接，其另一端彎折一次，其彎折角度為90度。

所述寬微帶線與窄微帶線的特征阻抗不同。

還包括用于饋入幅度相等且相位相差180度差分信號(hào)的第一及第二饋線，所述第一及第二饋線的內(nèi)芯分別通過兩個(gè)非金屬化過孔與饋電結(jié)構(gòu)的兩端連接，第一及第二饋線的外芯與寬微帶線連接，所述兩個(gè)非金屬化過孔位于饋電結(jié)構(gòu)的兩端。

所述第一及第二彎折振子的長(zhǎng)度為0.6λ_L-λ_L，其中λ_L為該天線中心頻率2.2GHz在自由空間中所對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)。

所述支撐結(jié)構(gòu)具體由四根支撐柱構(gòu)成，所述支撐柱由絕緣材料制成。

所述寬微帶線的特征阻抗為130-160Ω，所述窄微帶線的特征阻抗為200-240Ω。

所述饋電結(jié)構(gòu)的特征阻抗為50Ω。

本實(shí)用新型的有益效果：

(1)本實(shí)用新型采用差分饋電，避免了巴倫的使用，減少了由于巴倫的使用而引起的射頻前端的損耗，提高了天線的效率，同時(shí)采用差分饋電提高了射頻前端的集成度；

(2)本實(shí)用新型具有平面結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制作；

(3)本實(shí)用新型通過非中心饋電彎折振子本身的正交部分產(chǎn)生幅度相等、相位相差90度的電流來實(shí)現(xiàn)圓極化；

(4)本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)通信基站1.7-2.7GHz的頻帶覆蓋，且在該頻段上的增益達(dá)到9.5dBi以上，同時(shí)具有穩(wěn)定的方向圖；

(5)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組成部件少，易于加工，且性能穩(wěn)定。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本實(shí)用新型的天線輻射單元的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本實(shí)用新型的剖面圖；

圖4是本實(shí)用新型的差分饋電寬帶圓極化天線的阻抗帶寬；

圖5是本實(shí)用新型的差分饋電寬帶圓極化天線的軸比帶寬；

圖6是本實(shí)用新型的差分饋電寬帶圓極化天線的增益；

圖7是本實(shí)用新型的差分饋電寬帶圓極化天線在2.2GHz的水平面方向圖；

圖8是本實(shí)用新型的差分饋電寬帶圓極化天線在2.2GHz的垂直面方向圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例

如圖1及圖3所示，一種差分饋電寬帶圓極化天線，包括天線輻射單元1、介質(zhì)基板11、反射板2、第一、第二饋線3A、3B及饋電結(jié)構(gòu)9，所述天線輻射單元1蝕刻在介質(zhì)基板的背面，所述饋電結(jié)構(gòu)9蝕刻在介質(zhì)基板的正面，所述反射板2是邊長(zhǎng)為200mm的正方形，可采用鋁板等板材，支撐結(jié)構(gòu)4由絕緣材料制成，所述天線輻射單元1通過支撐結(jié)構(gòu)固定在反射板的正上方，距離反射板的高度為0.1λ_L-0.5λ_L，其中λ_L為該天線中心頻率2.2GHz處所對(duì)應(yīng)的自由空間波長(zhǎng)，本實(shí)施例中的距離33mm。

如圖2所示，所述天線輻射單元1為平面結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)彎折振子及兩個(gè)特征阻抗不同的共面微帶線構(gòu)成，兩個(gè)彎折振子通過共面微帶線饋電，介質(zhì)基板11采用高頻板材Rogers4350B，其厚度為0.76mm，相對(duì)介電常數(shù)為3.48，所述共面微帶線以介質(zhì)基板的中心為旋轉(zhuǎn)中心，從介質(zhì)基板的中軸線向左旋轉(zhuǎn)一定的角度，這個(gè)角度的范圍為0-30度。

所述饋電結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為9.6mm，其中寬度為1.7mm，對(duì)應(yīng)的特征阻抗為50Ω。

如圖2所示，所述第一彎折振子及第二彎折振子均由兩個(gè)長(zhǎng)度不等的臂構(gòu)成，第一及第二彎折振子關(guān)于介質(zhì)基板的中心對(duì)稱，所述兩個(gè)長(zhǎng)度不等臂包括長(zhǎng)臂及短臂，第一彎折振子的長(zhǎng)臂6及第一彎折振子的短臂5的一端與窄微帶線連接，第一彎折振子的長(zhǎng)臂另一端彎折一次后，其末端再向共面微帶線方向彎折一次，所述彎折角度為90度；第一彎折振子的短臂的另一端彎折一次，其彎折角度為90度。

所述第二彎折振子的長(zhǎng)臂6A及第二彎折振子的短臂5A的一端與窄微帶線連接，其長(zhǎng)臂的另一端另一端彎折一次后，其末端再向共面微帶線方向彎折一次，所述彎折角度為90度；第二彎折振子的短臂的另一端彎折一次，其彎折角度為90度。

兩個(gè)彎折振子通過窄微帶線饋電，所述共面微帶線由兩個(gè)窄微帶線7、12及一個(gè)寬微帶線8構(gòu)成，所述兩個(gè)窄微帶線7、12與寬微帶線8的兩端連接，所述第一及第二彎折振子通過共面微帶線連接。

如圖2所示，第一彎折振子的短臂5及第一彎折振子的長(zhǎng)臂6其一端與窄微帶線連接，另一端彎折；第二彎折振子的短臂5A、第二彎折振子的長(zhǎng)臂6A與第一彎折振子結(jié)構(gòu)相同。

所述第一及第二彎折振子的長(zhǎng)度為0.6λ_L-λ_L，其中λ_L為該天線中心頻率2.2GHz在自由空間中所對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)。

所述寬微帶線的特征阻抗為130-160Ω，所述窄微帶線的特征阻抗為200-240Ω。

所述第一及第二饋線用于饋入幅度相等，相位相差180度的差分信號(hào)，本實(shí)施例中饋線采用軟同軸，還包括兩個(gè)非金屬化過孔，兩個(gè)非金屬化過孔位于饋電結(jié)構(gòu)9的兩端，所述饋電結(jié)構(gòu)具體為饋電微帶線；

所述第一饋線的內(nèi)芯的一端穿過非金屬化過孔10A與饋電結(jié)構(gòu)的一端焊接，所述第二饋線的內(nèi)芯一端穿過非金屬化過孔10B與饋電結(jié)構(gòu)的另一端焊接，所述第一及第二饋線的外導(dǎo)體的一端分別與寬微帶線焊接，另一端與反射板連接。

如圖4所示，是本實(shí)施例的阻抗帶寬，如圖5所示，是本實(shí)施例的軸比帶寬，由圖4和圖5可以得出結(jié)論，本實(shí)用新型的差分饋電寬帶圓極化天線具有1.7-2.7GHz的阻抗帶寬和軸比帶寬，回波損耗基本達(dá)-15dB，軸比小于3dB，可完全覆蓋移動(dòng)天線基站的1710-2690MHz頻段，且由如圖6所示，可知本實(shí)施例在1.7-2.7GHz的頻段內(nèi)增益達(dá)到9.5dBi以上。

如圖7及圖8所示，是本實(shí)施例在中心頻率2.2GHz的天線水平面方向圖，由此圖可知，本實(shí)用新型的差分饋電寬帶圓極化天線具有穩(wěn)定的輻射方向圖。

本實(shí)施例僅用一個(gè)輻射單元就可以實(shí)現(xiàn)圓極化輻射，具有簡(jiǎn)單的平面結(jié)構(gòu)，制作簡(jiǎn)單；且本實(shí)施例有利于與射頻前端的集成；工作帶寬大，阻抗帶寬和軸比帶寬可完全覆蓋移動(dòng)天線基站的1710-2690MHz頻段，天線增益高，同時(shí)輻射方向圖穩(wěn)定。

上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。