一种双频双极化天线阵，属于无线通信的天线领域，解决现有天线阵列所存在的馈线长度长、天线体积大的问题，适用于无线局域网、WiMax等网络。本发明专利技术包括水平基板、N个水平极化天线和N个垂直极化天线，水平基板上印制有N个以水平基板圆心为对称均匀分布的水平极化天线，各水平极化天线的形状、尺寸完全相同；N个垂直极化天线印制在矩形基板上，分别插入所述水平基板圆周上的N个凹槽，使得各矩形基板与所述水平基板相垂直。本发明专利技术采用双频双极化的结构，缩短了天线尺寸，有效支持无线通信中的MIMO和智能天线的波束切换技术。一个典型的应用是支持2.4GHz/5GHz无线局域网的波束切换和MIMO技术，能显著提高无线局域网的系统容量和抗干扰性能。
【技术实现步骤摘要】
一种双频双极化天线阵
本专利技术属于无线通信的天线领域，具体涉及ー种双频双极化天线阵，适用于无线局域网、WiMax等网络。
技术介绍
随着无线通信的大規模普及应用，对于无线通信系统的要求更高，不仅需要其具有高速率，同时要求其能够有效抵制干扰。智能天线技术与多输入多输出(MIMO)技术是无线通信系统中广泛应用的两种技木。智能天线技术通过将智能天线阵列合成的波束指向用户信号，同时将零陷对准干扰信号，提高了系统的抗干扰性能；MIM0技术则充分利用无线信道的多径特性，通过在收发两端都放置多根天线的方式，成倍地増加系统的容量。J.M.Steyn等提出了ー种2端ロ的双频双极化天线，此天线只能支持2个流的MIM0,同时由于馈线长度长,造成天线体积大,见文献[I]:J.M.Steyn, J.ff.0dendaal andJ.Joubert, “Dual-band dual-polarized array for WLAN applications,，，PIER C,vol.10,pp.151-161,2009。S.ff.Su等提出ー种三天线的MMO阵列，但是由于其天线为立体结构，当要实现双极化结构时，会占用更大空间，见文献[2]:S.Su, “High-gain dual-Loopantennas for MIMO access points in the2.4/5.2/5.8GHz Dands, ,7IEEE Trans.AntennasPropag.，vol.58，n0.7，pp.2412-2419，July2010 以及文献[3]:S.ff.Su and C.T.Lee,“Low-cost dual-1oop-antenna system for dua1-ffLAN~band access points,，，IEEETrans.Antennas Propag.,vol.59,n0.5,pp.1652-1659,May2011o H.Lin and W.Liao 提出ー种既支持MMO又支持智能天线技术的天线阵列，但此天线采用单频单极化，限制了其对系统容量的提升，见文献[4]:H.Lin and ff.Liao, A beam switching array based onRotman lens for MIMO technology, ICMMT, Vol.2,pp.1-4,2012。
技术实现思路
本专利技术提供一种双频双极化天线阵，解决现有天线阵列所存在的馈线长度长、天线体积大的问题。本专利技术所提供的一种双频双极化天线阵，包括水平基板、N个水平极化天线和N个垂直极化天线，N = 3?8,其特征在于:A.所述水平基板为圆形印刷电路板，水平基板下表面中心部位印制有正N边形接地面，水平基板上印制有N个以水平基板圆心为对称均匀分布的水平极化天线，各水平极化天线的形状、尺寸完全相同，均包括平行微带线、引向器、上准偶极子、下准偶极子，所述平行微带线由形状、尺寸相同的下微带线和上微带线构成，所述下微带线为宽度W2、长度L2的矩形，下微带线印制在水平基板下表面所述正N边形接地面各边垂直平分线位置，通过渐变微带线与所述正N边形接地面连接，所述渐变微带线为由顶边、底边和左右侧边构成的四边形，其顶边宽度W2与下微带线宽度相同，左右侧边为关于所述正N边形接地面各边垂直平分线对称的1/4圆弧，圆弧半径为R1，渐变微带线底边为直线，其长度L =2R1+W2 ;上微带线印制在水平基板上表面对应所述正N边形接地面各边垂直平分线位置，上微带线和下微带线投影重合，上微带线下端通过印制在水平基板上表面的条形微带线延伸至对应所述正N边形接地面部位，所述条形微带线为矩形，其长边的长度LO = R1+L1，其宽边的宽度Wl小于上微带线21B的宽度；所述上准偶极子由下小扇形面和上小扇形面构成，下小扇形面和上小扇形面形状相同，均为半径R3、圆心角a的扇形；下小扇形面印制在水平基板下表面,其圆心点与所述下微带线相接，下小扇形面的等分线与所述下微带线的中轴线垂直，下小扇形面的等分线和下微带线顶边之间距离小于0.5mm ;所述上小扇形面印制在水平基板上表面，和下小扇形面关于所述正N边形接地面各边垂直平分线为对称；所述下准偶极子由下大扇形面和上大扇形面构成，下大扇形面和上大扇形面形状相同，均为半径R2、圆心角0的扇形，R2≥R3 ;下大扇形面印制在水平基板下表面,其圆心点与所述下微带线相接，下大扇形面的等分线与所述下微带线的中轴线垂直，下大扇形面的等分线和下小扇形面的等分线之间距离为L3 ;所述上大扇形面印制在水平基板上表面，和下大扇形面关于所述正N边形接地面各边垂直平分线为对称；所述引向器为长度W3、宽度L5的矩形，印制在水平基板下表面，引向器长边的垂直平分线与所述正N边形接地面相应边垂直平分线重合，引向器底边和所述下小扇形面的等分线之间距离为L4 ；B.所述水平基板圆周上具有N个沿半径方向的凹槽，N个凹槽分别嵌入所述正N边形接地面的N个顶角；所述水平基板下表面的正N边形接地面的每个顶角两侧印制有以通过该顶角的角平分线为对称的ー对蛇形细槽；所述N个垂直极化天线的形状尺寸完全相同，均包括印制在矩形基板上的平行微带线、引向器、上准偶极子、下准偶极子、渐变微带线、条形微带线和矩形接地面，其中各垂直极化天线的平行微带线、引向器、上准偶极子、下准偶极子、渐变微带线、条形微带线各自形状、结构和尺寸分别与所述各水平极化天线的平行微带线、引向器、上准偶极子、下准偶极子、渐变微带线、条形微带线对应形状、结构和尺寸相同，区别在于:以矩形基板代替水平基板，所述矩形基板下表面下部印制有矩形接地面，所述矩形接地面为长度W、宽度LI的矩形，以矩形接地面代替水平基板下表面所述正N边形接地面；以矩形基板的垂直平分线代替水平基板下表面所述正N边形接地面各边垂直平分线；构成平行微带线的下微带线通过渐变微带线与所述矩形接地面连接，上微带线下端通过印制在矩形基板上表面的条形微带线延伸至对应所述矩形接地面部位；所述N个垂直极化天线分别插入所述水平基板圆周上的N个凹槽，使得各矩形基板与所述水平基板相垂直。所述的双频双极化天线阵，其进ー步特征在于:所述W2 = 2mm ~3mm, W = 50mm ~70mm, Rl = 5mm ~15mm, R3 = 5mm ~10mm、a = 15° ~25° , R2 = 10mm ~25mm、旦=15° ~25° , LI = 3mm ~10mm, L2 = 5mm ~15mm, L3 = 5mm ~10mm, W3 = 10mm ~20mm、L5 = lmm ~3mm, L4 = 3mm ~6mm。所述的双频双极化天线阵,其更进ー步特征在于:所述N = 6 ;所述蛇形细槽长度为天线工作的低频段的有效波长的四分之一。本专利技术同时支 持智能天线技术和MIMO技术，既能满足成倍增加系统容量的要求，又能满足提高系统抗干扰性能的要求。本专利技术中，每个水平极化天线和每个垂直极化天线均包括工作在高频的上准偶极子和工作在低频的下准偶极子，上准偶极子前方设置了引向器。当天线工作在高频时，引向器、上准偶极子和下准偶极子构成一个准八木结构，实现高増益和定向性的方向图；而本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双频双极化天线阵，包括水平基板(1)、N个水平极化天线和N个垂直极化天线，N＝3～8，其特征在于：A.所述水平基板(1)为圆形印刷电路板，水平基板(1)下表面中心部位印制有正N边形接地面(1?1)，水平基板(1)上印制有N个以水平基板圆心为对称均匀分布的水平极化天线，各水平极化天线的形状、尺寸完全相同，均包括平行微带线(21)、引向器(22)、上准偶极子(23)、下准偶极子(24)，所述平行微带线(21)由形状、尺寸相同的下微带线(21A)和上微带线(21B)构成，所述下微带线(21A)为宽度W2、长度L2的矩形，下微带线(21A)印制在水平基板下表面所述正N边形接地面(1?1)各边垂直平分线位置，通过渐变微带线(25)与所述正N边形接地面(1?1)连接，所述渐变微带线(25)为由顶边、底边和左右侧边构成的四边形，其顶边宽度与下微带线宽度相同，左右侧边为关于所述正N边形接地面各边垂直平分线对称的1/4圆弧，圆弧半径为R1，渐变微带线(25)底边为直线，其长度L＝2R1+W2；上微带线(21B)印制在水平基板上表面对应所述正N边形接地面(1?1)各边垂直平分线位置，上微带线(21B)和下微带线(21A)投影重合，上微带线(21B)下端通过印制在水平基板上表面的条形微带线(26)延伸至对应所述正N边形接地面(1?1)部位，所述条形微带线(26)为矩形，其长边的长度L0＝R1+L1，其宽边的宽度W1小于上微带线(21B)的宽度；所述上准偶极子(23)由下小扇形面(23A)和上小扇形面(23B)构成，下小扇形面(23A)和上小扇形面(23B)形状相同，均为半径R3、圆心角α的扇形；下小扇形面(23A)印制在水平基板下表面，其圆心点与所述下微带线(21A)相接，下小扇形面(23A)的等分线与所述下微带线(21A)的中轴线垂直，下小扇形面的等分线和下微带线(21A)顶边之间距离小于0.5mm；所述上小扇形面(23B)印制在水平基板上表面，和下小扇形面(23A)关于所述正N边形接地面各边垂直平分线为对称；所述下准偶极子(24)由下大扇形面(24A)和上大扇形面(24B)构成，下大扇形面(24A)和上大扇形面(24B)形状相同，均为半径R2、圆心角β的扇形，R2≥R3；下大扇形面(24A)印制在水平基板下表面，其圆心点与所述下微带线相接，下大扇形面(24A)的等分线与所述下微带线的中轴线垂直，下大扇形面(24A)的等分线和下小扇形面的等分线之间距离为L3；所述上大扇形面(24B)印制在水平基板上表面，和下大扇形面(24A)关于所述正N边形接地面各边垂直平分线为对称；所述引向器(22)为长度W3、宽度L5的矩形，印制在水平基板下表面，引向器长边的垂直平分线与所述正N边形接地面相应边垂直平分线重合，引向器底边和所述下小扇形面的等分线之间距离L4；B.所述水平基板(1)圆周上具有N个沿半径方向的凹槽，N个凹槽分别嵌入所述正N边形接地面(1?1)的N个顶角；所述水平基板(1)下表面的正N边形接地面(1?1)的每个顶角两侧印制有以通过该顶角的角平分线为对称的一对蛇形细槽(1?2)；所述N个垂直极化天线(3A～3F)的形状尺寸完全相同，均包括印制在矩形基板(30)上的平行微带线(21)、引向器(22)、上准偶极子(23)、下准偶极子(24)、渐变微带线(25)、条形微带线(26)和矩形接地面(31)，其中各垂直极化天线的平行微带线(21)、引向器(22)、上准偶极子(23)、下准偶极子(24)、渐变微带线(25)、条形微带线(26)各自形状、结构和尺寸分别与所述各水平极化天线的平行微带线(21)、引向器(22)、上准偶极子(23)、下准偶极子(24)、渐变微带线(25)、条形微带线(26)对应形状、结构和尺寸相同，区别在于：以矩形基板(30)代替水平基板(1)，所述矩形基板(30)下表面下部印制有矩形接地面(31)，所述矩形接地面(31)为长度W、宽度L1的矩形，以矩形接地面(31)代替水平基板下表面所述正N边形接地面(1?1)；以矩形基板的垂直平分线代替水平基板下表面所述正N边形接地面各边垂直平分线；构成平行微带线的下微带线通过渐变微带线与所述矩形接地面连接，上 微带线下端通过印制在矩形基板上表面的条形微带线延伸至对应所述矩形接地面部位；所述N个垂直极化天线分别插入所述水平基板圆周上的N个凹槽，使得各矩形基板与所述水平基板相垂直。...
【技术特征摘要】
1.一种双频双极化天线阵，包括水平基板(I)、N个水平极化天线和N个垂直极化天线，N = 3~8，其特征在于: A.所述水平基板⑴为圆形印刷电路板，水平基板⑴下表面中心部位印制有正N边形接地面(1-1)，水平基板(I)上印制有N个以水平基板圆心为对称均匀分布的水平极化天线，各水平极化天线的形状、尺寸完全相同，均包括平行微带线(21)、引向器(22)、上准偶极子(23)、下准偶极子(24)，所述平行微带线(21)由形状、尺寸相同的下微带线(21A)和上微带线(21B)构成，所述下微带线(21A)为宽度W2、长度L2的矩形，下微带线(21A)印制在水平基板下表面所述正N边形接地面(1-1)各边垂直平分线位置，通过渐变微带线(25)与所述正N边形接地面(1-1)连接，所述渐变微带线(25)为由顶边、底边和左右侧边构成的四边形，其顶边宽度与下微带线宽度相同，左右侧边为关于所述正N边形接地面各边垂直平分线对称的1/4圆弧，圆弧半径为R1，渐变微带线(25)底边为直线，其长度L =2R1+W2 ;上微带线(21B)印制在水平基板上表面对应所述正N边形接地面(1-1)各边垂直平分线位置，上微带线(21B)和下微带线(21A)投影重合，上微带线(21B)下端通过印制在水平基板上表面的条形微带线(26)延伸至对应所述正N边形接地面(1-1)部位，所述条形微带线(26)为矩形，其长边的长度LO = R1+L1，其宽边的宽度Wl小于上微带线(21B)的宽度； 所述上准偶极子(23)由下小扇形面(23A)和上小扇形面(23B)构成，下小扇形面(23A)和上小扇形面(23B)形状相同,均为半径R3、圆心角a的扇形；下小扇形面(23A)印制在水平基板下表面，其圆心点与所述下微带线(21A)相接，下小扇形面(23A)的等分线与所述下微带线(21A)的中轴线垂直，下小扇形面的等分线和下微带线(21A)顶边之间距离小于0.5mm ;所述上小扇形面(23B)印制在水平基板上表面，和下小扇形面(23A)关于所述正N边形接地面各边垂直平分线为对称； 所述下准偶极子(24)由下大扇形面(24A)和上大扇形面(24B)构成，下大扇形面(24A)和上大扇形面(24B)形状相同,均为半径R2、圆心角0的扇形，R2≥R3 ;下大扇形面(24A)印制在水平基板下表面，其圆心点与所述下微带线相接，下大扇形面(24A)的等分线与所述下微带线的中轴线垂直，下大扇形面(24A)的等分线和下小扇形面的等分线之间距离为L3 ;所述上大扇形面(24B)印制在水平基板...
【专利技术属性】
技术研发人员：李青侠，张龙，郑文超，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。