圓形背腔結構方向性三極化天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多端口饋電的腔體結構方向性天線，尤其是涉及通過微帶線饋電結合同軸饋電加載單極子進行輻射，具有高隔離度的一種圓形背腔結構方向性三極化天線。
【背景技術】
[0002]隨著移動互聯網的快速發(fā)展，如何提高頻譜利用率，使得系統(tǒng)在有限的頻帶內傳輸更高速率的數據業(yè)務是現代通信技術研宄的熱點問題。MMO(Multiple-1nputMultiple-Output)技術利用多天線系統(tǒng)的空時處理技術，能夠同時收發(fā)成倍數據，顯著改善通信系統(tǒng)的傳輸效率。“準4G”技術LTE采用了 MMO技術，對推動移動通信與個人通信系統(tǒng)實現高數據速率，改善傳輸質量具有重大意義。
[0003]MMO系統(tǒng)是指在發(fā)射端和接收端同時采用多個天線的通信系統(tǒng)，在不增加帶寬和發(fā)射功率的情況下可以成倍地提高信道容量和頻譜利用率。決定MI MO系統(tǒng)分集性能的重要因素是支路之間的相關性(Winters J H, Salz J, Gitlin R D.The impactof antenna diversity on the capacity of wireless communicat1n systems[J].Communicat1ns, IEEE Transact1ns on, 1994，42 (234): 1740-1751)。對于空間分集 MIMO天線，只要天線單元間距足夠大，無線信道散射傳播的多徑分量足夠豐富，各對等效的收-發(fā)天線間的無線傳輸信道則趨于獨立，接收機采用信號處理技術恢復出原始數據流。MMO共極化多天線占據較大空間，增大天線系統(tǒng)運營成本。極化分集可以獲得與空間分集相當的分集增益，在同一單元上發(fā)射或接收不同極化方向上的信號，有利于實現設備的小型化。
[0004]文獻(AndrewsM R, Mitra P P.Tripling the capacity ofwireless communicat1ns using electromagnetic polarizat1n[J].Nature, 2001, 409(6818):316-318.)提出在多徑環(huán)境下，多極化天線能夠提高無線通信信道容量，并證實了多極化天線在無線通信系統(tǒng)中對于提高信道容量和傳輸速率方面的性能。目前已有多種可應用于MIMO系統(tǒng)的三極化天線。如文獻(Oikonomopoulos-ZachosC，Rembold B.A 3-Port Antenna for MIMO applicat1ns [C]Antennas,2007.1NICA' 07.2nd Internat1nal ITG Conference on.1EEE, 2007:49-52.)利用矩形貼片實現雙極化，垂直于平面的單極子實現第三極化方向。設計了一種諧振于5.6GHz的WLAN頻段應用?；夭〒p耗和隔離度的實測值也符合要求，頻帶內端口之間隔離度的仿真值只有_17dB，第三端口的諧振曲線平坦。文獻(Zhong H, Zhang Z, Chen W，et al.Atr1-polarizat1n antenna fed by proximity coupling and probe[J].Antennas andWireless Propagat1n Letters, IEEE, 2009, 8:465-467.)利用雙縫隙親合饋電對貼片進行饋電，同樣由同軸線加載圓盤實現三極化。天線的諧振曲線和隔離度改進很多，仿真隔離度小于-20dB，實測隔離度小于-16dB。天線具有體積小，易共形等特點。文獻(Chiu CY, Yan J B, Murch R D.Compact three-port orthogonally polarized MIMO antennas[J].Antennas and Wireless Propagat1n Letters, IEEE, 2007, 6:619-622.)利用三個偶極子單元設計的三極化天線。該天線由三個互相垂直的輻射單元構成，以此獲得較好的端口隔離度和低端口間信號相關系數。實測結果顯示在諧振頻點的端口隔離度大于18dB，但其中兩個端口的回波損耗僅達到-12dB。天線的增益和效率分別是4.SdBi和80%。
【發(fā)明內容】
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種具有高隔離度、定向輻射、結構緊湊等特點的圓形背腔結構方向性三極化天線。
[0006]本發(fā)明設有接地金屬板、金屬圓環(huán)、介質基板、同軸線和“十”字形金屬單元；
[0007]所述介質基板雙面覆有金屬層，在金屬層上刻蝕有圖案，介質基板的中心位置切出一個圓柱體；所述接地金屬板為一正方形結構，在接地金屬板中心位置設有一圓孔，以提供第三極化方向的饋電端口；所述金屬圓環(huán)位于接地金屬板和介質基板之間的金屬側壁；所述同軸線下端與接地金屬板幾何中心位置的饋電端口相連，同軸線向垂直于接地金屬板的方向穿過介質基板的縫隙并繼續(xù)延伸，同軸線內導體與“十”字形金屬單元相連；
[0008]所述介質基板的下表面涂覆有金屬層，金屬層上刻蝕有圓環(huán)縫隙和圓環(huán)貼片；所述介質基板的上表面涂覆有4條相同的微帶貼片；所述介質基板上切出的圓柱體的厚度與介質基板相同。
[0009]所述介質基板上表面的微帶貼片中相鄰的兩個貼片作為微帶饋電線分別連接第一極化端口和第二極化端口，另外兩個相鄰的微帶貼片通過金屬貼片與腔體側壁連接。
[0010]所述同軸線位于腔體的中心位置，同軸線下端與接地金屬板相連，在同軸線與接地板相接處設置饋電端口，構成第三極化端口，三個極化方向兩兩正交，同軸線穿過介質基板的縫隙向上延伸，同軸線內導體與“十”字形金屬單元相連。
[0011]所述圓環(huán)金屬側壁的下端與接地金屬板連接，圓環(huán)金屬側壁的上端與介質基板的下表面連接。
[0012]與現有技術比較，本發(fā)明具有以下突出的優(yōu)點和顯著的效果:端口間的隔離度均在25dB以上。天線具有三極化特性，在最大輻射方向其極化隔離度均在25dB以上。本發(fā)明天線可用于WLAN的2.4GHz MIMO系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實施例的整體結構圖。
[0014]圖2為介質基板上表面的俯視圖。
[0015]圖3為介質基板下表面的俯視圖。
[0016]圖4為單極子加載圓盤的側視圖。
[0017]圖5為本發(fā)明實施例的側視圖。
[0018]圖6為天線三個端口回波損耗的仿真值。在圖6中，曲線a是天線回波損耗Sll仿真曲線；曲線b是天線回波損耗S22仿真曲線；曲線c是天線回波損耗S33仿真曲線。
[0019]圖7為天線端口間隔離度的仿真值。在圖7中，曲線a是天線端口間隔離度S12仿真曲線；曲線b是天線端口間隔離度S13仿真曲線；曲線c是天線端口間隔離度S23仿真曲線。
[0020]圖8為端口 I或2激勵時(另兩端口接匹配負載)天線E面方向圖。在圖8中，曲線a是端口 1、2激勵時E面主極化方向圖；曲線b是端口 1、2激勵時E面交叉極化方向圖。
[0021]圖9為端口 I或2激勵時(另兩端口接匹配負載)天線H面方向圖。在圖9中，曲線a是端口 1、2激勵時H面主極化方向圖；曲線b是端口 1、2激勵時H面交叉極化方向圖。
[0022]圖10為端口 3激勵時(另兩端口接匹配負載)天線E面方向圖。在圖10中，曲線a是端口 3激勵時E面主極化方向圖；曲線b是端口 3激勵時E面交叉極化方向圖。
[0023]圖11為端口 3激勵時(另兩端口接匹配負載)天線H面方向圖。在圖11中，曲線a是端口 3激勵時H面主極化方向圖；曲線b是端口 3激勵時H面交叉極化方向圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白