本发明专利技术提供了基于多模融合的宽带高隔离度多端口同极化贴片天线，包括依次层叠的辐射贴片、介质层和金属地板；还包括加载部件、探针；辐射贴片通过加载部件与金属地板连接；辐射贴片由至少一个小单元组成，小单元对应设置两个端口；加载部件的数目与小单元的数目匹配；小单元呈矩形，长边长度大于两倍的短边长度；沿着与短边平行的方向，小单元激发六个奇次模；加载部件由用于抑制偶次模的第一短路金属组、用于提升相邻两小单元之间的端口隔离度的第二短路金属组、用于提升小单元内两端口之间隔离度的第三短路金属组、用于展宽频带和改善方向图的第四短路金属组组成。该多端口单天线通讯容量高、端口间隔离度高且极化相同，未引入去耦元件或电路。引入去耦元件或电路。引入去耦元件或电路。
【技术实现步骤摘要】
基于多模融合的宽带高隔离度多端口同极化贴片天线
[0001]本专利技术涉及天线
，尤其是指基于多模融合的宽带高隔离度多端口同极化贴片天线。
技术介绍
[0002]在现代无线通信中，根据信号收发信号的需要和通讯容量的需求，同一个系统中需要多个天线支持，但是，不同天线间以及不同端口间会相互耦合作用，产生抑制天线性能的问题。与其他类型的天线相比，微带贴片天线制造成本低、重量轻、剖面高度低等优点，然而，传统的微带贴片天线多个端口之间耦合程度较高。
[0003]为了解决这一问题，在过去的二十年里，研究人员提出了一些有效的方法。专利《一种基于EBG结构的毫米波天线去耦装置》(CN212676475U)公开了：通过在相邻的天线阵列单元之间的介质板顶部设有多个相互呈一字型排列的EBG结构获得了超过50dB的隔离，EBG结构包括金属贴片和导电过孔，金属贴片设置在介质板的顶面，导电过孔一端与金属贴片相连，其另一端穿过介质板与金属地板相连。专利《加载石墨烯去耦网络的微带阵列天线》(CN205944428U)公开了：一种加载石墨烯层的结构用来有效降低微带阵列天线中多个辐射贴片的电磁耦合，石墨烯层与外置直流偏置电压相连，隔离度获得了约20dB的提升。
[0004]上述去耦方法应用于多个天线之间，相应的天线存在尺寸大、需要额外的去耦元件等问题，同时提出的去耦方法无法应用于单个辐射器多个端口的去耦问题中。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：设计一种高通讯容量的多端口同极化单天线，并保证端口间在不引入去耦元件或去耦电路的条件下具有高隔离度。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]基于多模融合的宽带高隔离度多端口同极化贴片天线，包括依次层叠的辐射贴片、介质层和金属地板；还包括加载部件、用于向所述辐射贴片馈电的探针；所述辐射贴片通过所述加载部件与所述金属地板连接；所述辐射贴片由至少一个小单元组成，所述小单元对应设置两个所述探针；每个探针对应一个端口；所述加载部件的数目与小单元的数目匹配；所述小单元呈矩形，长边长度为A，短边长度为B；沿着与短边平行的方向，所述小单元激发六个奇次模；沿着从低频指向高频的方向，六个奇次模依次为CM1、CM2、CM3、CM4、CM5、CM6；天线的中心工作频率波长为λ；所述加载部件由用于抑制偶次模的第一短路金属组、用于提升相邻两小单元之间的端口隔离度的第二短路金属组、用于提升小单元内两端口之间隔离度的第三短路金属组、用于展宽频带和改善方向图的第四短路金属组组成；所述第一短路金属组位于所述小单元的一长边边沿旁；所述第二短路金属组设置有两组，分别位于所述小单元的两短边边沿旁；所述第三短路金属组位于CM2、CM4、CM6的电场零点上；所述第四短路金属组位于距离CM5、CM6的电场零点的Φ范围内；所述探针的馈电位置偏离CM1、CM2、CM3、CM4、CM5、CM6的电场零点；其中，A>2B，0≤Φ≤0.05λ。
[0008]进一步地，所述第一短路金属组由直径为R1、间距为D1的第一金属柱组成，呈一字型排列，且从一短边边沿延伸至另一短边边沿，其中，0.001λ≤R1≤0.026λ、R1≤D1≤0.076λ。
[0009]进一步地，所述第二短路金属组由直径为R2、间距为D2的第二金属柱组成，呈一字型排列，且从一长边边沿延伸至另一长边边沿，其中，0.001λ≤R2≤0.026λ、R2≤D2≤0.076λ。
[0010]进一步地，所述第三短路金属组由均位于长边中垂线的位置上的两个第三金属柱组成，且第三金属柱位于与所述第一短路金属组位置相对的另一长边边沿旁；所述第三金属柱直径为R3，两第三金属柱之间的间隙为D3，所述第三金属柱与所述另一长边之间的最小间隙为S3，其中，0.11λ≤R3≤0.15λ、0≤D3≤0.067λ，0≤S3≤0.053λ。
[0011]进一步地，所述第四短路金属组由一个直径为R4的第四金属柱、两个直径为R5的第五金属柱组成；所述第四金属柱位于两所述第五金属柱之间，两所述第五金属柱之间的间距为D5，其中，0.067λ≤R4≤0.11λ，0.027λ≤R5≤0.053λ，0.15λ≤D5≤0.18λ。
[0012]进一步地，所述第四短路金属组呈一字型，其长度方向与所述第一短路金属组的长度方向相互平行；所述第四短路金属组设置有两组，两组所述第四短路金属组关于辐射贴片的长边的中垂线呈镜像分布；所述第四金属柱到所述第一短路金属组的距离为H1，所述第四金属柱到所述长边的中垂线的距离为H2，其中，0.25λ≤H1≤0.3λ，0.39λ≤H2≤0.41λ。
[0013]进一步地，所述探针与所述辐射贴片之间的连接点为馈电点，所述辐射贴片上设置有数目与所述馈电点数目匹配的用于调节天线阻抗匹配的环形槽；所述环形槽与所述馈电点同心，槽宽为C，内径为R，其中，0.002λ≤C≤0.007λ，0.07λ≤R≤0.11λ。
[0014]进一步地，所述馈电点到所述第一短路金属组的距离为H3，所述馈电点到所述长边的中垂线的距离为H4，其中，0.09λ≤H3≤0.14λ，0.12λ≤H4≤0.21λ。
[0015]进一步地，所述小单元设置有两个，且两所述小单元的第一短路金属组重合；两所述小单元关于所述第一短路金属组呈镜像对称。
[0016]进一步地，所述辐射贴片的投影均落在所述金属地板上；所述介质层由介电常数为ε的介质板构成，厚度为H，其中，1.4λ≤A≤1.45λ，0.39λ≤B≤0.43λ，2.8≤ε≤3.7，0.06λ≤H≤0.073λ。
[0017]本专利技术的有益效果在于：形成一种高通讯容量的多端口单天线，天线端口间并未引入去耦元件或去耦电路，但端口间隔离度高，同时各端口保持相同的极化，天线具有剖面低、宽带特性，结构简单，加工方便，具有极大的、实用的应用意义。
附图说明
[0018]下面结合附图详述本专利技术的具体结构
[0019]图1为本专利技术的基于多模融合的宽带高隔离度多端口同极化贴片天线的俯视示意图；
[0020]图2为本专利技术的基于多模融合的宽带高隔离度多端口同极化贴片天线的层状结构示意图；
[0021]图3是本专利技术实施例的基于多模融合的宽带高隔离度四端口同极化贴片天线的仿
真和实测的回波损耗曲线图，其中，1端口和2端口为同一小单元中的两个端口，3端口和4端口为另一小单元的两个端口，1端口、2端口、3端口、4端口顺时针或逆时针摆放；
[0022]图4是本专利技术实施例的基于多模融合的宽带高隔离度四端口同极化贴片天线的仿真和实测的多端口间的S参数曲线图，其中，(a)为1端口与2端口之间、3端口与4端口之间的S参数曲线图，(b)为1端口与3端口之间、2端口与4端口之间的S参数曲线图，(c)为1端口与4端口之间、2端口与3端口之间的S参数曲线图；
[0023]图5是本专利技术实施例的基于多模融合的宽带高隔离度四端口同极化贴片天线的辐射方向图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于多模融合的宽带高隔离度多端口同极化贴片天线，其特征在于，包括依次层叠的辐射贴片、介质层和金属地板；还包括加载部件、用于向所述辐射贴片馈电的探针；所述辐射贴片通过所述加载部件与所述金属地板连接；所述辐射贴片由至少一个小单元组成，所述小单元对应设置两个所述探针；每个探针对应一个端口；所述加载部件的数目与小单元的数目匹配；所述小单元呈矩形，长边长度为A，短边长度为B；沿着与短边平行的方向，所述小单元激发六个奇次模；沿着从低频指向高频的方向，六个奇次模依次为CM1、CM2、CM3、CM4、CM5、CM6；天线的中心工作频率波长为λ；所述加载部件由用于抑制偶次模的第一短路金属组、用于提升相邻两小单元之间的端口隔离度的第二短路金属组、用于提升小单元内两端口之间隔离度的第三短路金属组、用于展宽频带和改善方向图的第四短路金属组组成；所述第一短路金属组位于所述小单元的一长边边沿旁；所述第二短路金属组设置有两组，分别位于所述小单元的两短边边沿旁；所述第三短路金属组位于CM2、CM4、CM6的电场零点上；所述第四短路金属组位于距离CM5、CM6的电场零点的Φ范围内；所述探针的馈电位置偏离CM1、CM2、CM3、CM4、CM5、CM6的电场零点；其中，A>2B，0≤Φ≤0.05λ。2.如权利要求1所述基于多模融合的宽带高隔离度多端口同极化贴片天线，其特征在于，所述第一短路金属组由直径为R1、间距为D1的第一金属柱组成，呈一字型排列，且从一短边边沿延伸至另一短边边沿，其中，0.001λ≤R1≤0.026λ、R1≤D1≤0.076λ。3.如权利要求1所述基于多模融合的宽带高隔离度多端口同极化贴片天线，其特征在于，所述第二短路金属组由直径为R2、间距为D2的第二金属柱组成，呈一字型排列，且从一长边边沿延伸至另一长边边沿，其中，0.001λ≤R2≤0.026λ、R2≤D2≤0.076λ。4.如权利要求1所述基于多模融合的宽带高隔离度多端口同极化贴片天线，其特征在于，所述第三短路金属组由均位于长边中垂线的位置上的两个第三金属柱组成，且第三金属柱位于与所述第一短路金属组位置相对的另一长边边沿旁；所述第三金属柱直径为R3，两第三金属柱之间的间隙为D3，所述第三金属柱与所述另一长...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘能武，黄冰冰，云宇，傅光，刘英，
申请(专利权)人：西安红叶通讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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