一种具有交叉极化抑制的自双工天线

本申请涉及无线通信，尤其涉及一种具有交叉极化抑制的自双工天线。

背景技术：

1、随着无线通信技术的大力发展，对具有高输入端口隔离的低轮廓双波段天线的需求稳步增加。对于每一个端口间隔离较差的应用而言，在射频前端系统中都需要多个收发器来确保端口间独立。为此，自双工天线的出现被认为具有重要意义，因为它能够为每个频带匹配一个单独的端口来提供多频带辐射特性，而不需要任何额外的电路，如双工器或多路复用器等来选择频率通道，减少了双频带天线的整体尺寸和设计复杂性。

2、天线工作时，与辐射能量有关的正交极化场总是存在，从而导致了交叉极化辐射的产生。实验研究表明，特别是出现在h平面中存在相当大的交叉极化水平，这意味着会有更多与主极化方向正交的电磁能量参与辐射，从而影响微带天线的正常工作特性，损害天线效率，导致信号失真。而为了顺应无线通信设备小型化的发展趋势，紧凑、高效的自复用天线通常需要将多个输入端口集中在同一天线范围内，并且为了匹配多个端口对辐射单元加以分割。这种分割带来结构的不规则性将进一步恶化交叉极化性能。

3、在单个无线通信设备中集成多个组件，以紧凑结构实现具有良好辐射特性的多功能天线一直是该领域的重点研究方向。减小地平面尺寸和一些改进天线特性的技术，如锥型缝隙、缝隙组合、短路通孔和短路寄生贴片等，经常产生难以忽视的高交叉极化水平。伴随目标极化出现的交叉极化辐射将会导致天线效率的损害和信号的失真。针对存在的交叉极化辐射，已经研究出一些有效的抑制方法，例如改良馈电机制和采用非平面的地面形状。但迄今为止，这两种技术的研究涉及复杂的馈电网络和非平面的天线结构，将导致更大的体积和制造难度，无法广泛应用于天线设计中。

4、但是，在现有技术提供的自双工天线中，普遍存在对交叉极化抑制的方法比较单一的问题。

技术实现思路

1、鉴于此，本申请实施例提供一种具有交叉极化抑制的自双工天线。

2、本申请实施例提供的具有交叉极化抑制的自双工天线包括介质基板、扇形金属片和矩形金属片。其中，介质基板包括第一表面和第二表面，第一表面和所述第二表面相背对；扇形金属片设置于所述第一表面，所述扇形金属片上设置有第一缝隙，所述第一缝隙沿所述扇形金属片的径向延伸，所述第一缝隙远离所述扇形金属片的顶点的一端贯通所述扇形金属片的边缘；所述扇形金属片包括第一直边、第二直边和弧形边，所述第一直边靠近所述第一缝隙的一侧设置有第一通孔阵列；所述第一缝隙远离所述第一直边的一侧设置有第二通孔阵列；矩形金属片设置于所述第二表面，所述矩形金属片上设置有第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙，所述第三缝隙和所述第四缝隙分别位于所述第二缝隙的两侧，所述第二缝隙沿第一方向的投影与所述第一缝隙重合；所述第三缝隙和所述第四缝隙沿所述第一方向的投影分别位于所述第一直边和所述第二直边的外缘；所述矩形金属片上还设置有第三通孔阵列和第四通孔阵列，所述第三通孔阵列沿所述第一方向的投影与所述第一通孔阵列重合，所述第四通孔阵列沿所述第一方向的投影与所述第二通孔阵列重合；所述介质基板上设置有第一金属柱阵列和第二金属柱阵列，所述第一金属柱阵列沿所述第一方向的投影与所述第一通孔阵列重合，所述第二金属柱阵列沿所述第一方向的投影与所述第二通孔阵列重合，所述第一金属柱阵列将所述扇形金属片和所述矩形金属片连接，所述第二金属柱阵列将所述扇形金属片和所述矩形金属片连接；所述第一方向垂直于所述第一表面的延伸方向。

3、在本申请的一种可能的实现方式中，所述第一通孔阵列的通孔的排列方向平行于所述第一直边所在直线的延伸方向；所述第二通孔阵列的通孔的排列方向平行于所述第一缝隙的轴向。

4、在本申请的一种可能的实现方式中，所述第三缝隙的轴向与所述第一直边所在直线的延伸方向平行，所述第四缝隙的轴向与所述第二直边所在直线的延伸方向平行。

5、在本申请的一种可能的实现方式中，所述矩形金属片上还设置有第一输入端口和第二输入端口，所述第一输入端口和所述第二输入端口分别位于所述第二缝隙的两侧；所述扇形金属片上设置有第一馈电孔和第二馈电孔，所述第一馈电孔沿所述第一方向的投影落入所述第一输入端口内，所述第二馈电孔沿所述第一方向的投影落入所述第二输入端口；所述介质基板上设置有第一馈电金属柱和第二馈电金属柱，所述第一馈电金属柱连接至所述第一馈电孔，所述第二馈电金属柱的一端连接至所述第二馈电孔。

6、在本申请的一种可能的实现方式中，所述矩形金属片上还设置有第一连接孔和第二连接孔，所述第一连接孔位于所述第一输入端口和所述第二缝隙之间，所述第二连接孔位于所述第二输入端口和所述第三缝隙之间；所述扇形金属片上设置有第三连接孔和第四连接孔，所述第一连接孔沿所述第一方向的投影与所述第三连接孔重合，所述第二连接孔沿所述第一方向的投影与所述第四连接孔重合；所述介质基板上设置有第一连接金属柱和第二连接金属柱，所述第一连接金属柱沿所述第一方向的投影与所述第一连接孔重合，所述第二连接金属柱沿所述第一方向的投影与所述第二连接孔重合，所述第一金属柱将所述矩形金属片和所述扇形金属片连接，所述第二金属柱将所述矩形金属片和所述扇形金属片连接。

7、在本申请的一种可能的实现方式中，所述第二缝隙位于所述扇形金属贴片的圆心角的中心线上，所述第三缝隙由所述第二缝隙沿顺时针相对于所述扇形金属贴片的圆心旋转所述圆心角的角度值的一半后沿垂直于所述第一直边向远离所述扇形金属贴片的方向平移第一距离得到；所述第四缝隙由所述第二缝隙沿逆时针相对于所述扇形金属贴片的圆心旋转所述圆心角的角度值的一半后沿垂直于所述第二直边的方向向远离所述扇形金属贴片的方向平移第一距离得到。

8、在本申请实施例提供的具有交叉极化抑制的自双工天线中，能够结合短路通孔阵列与缺陷地两种解决方案来进行交叉极化抑制，引入矩形缺陷地结构优化了天线的交叉极化辐射性能，在完善自双工天线性能的同时改进极化纯度。同时，本申请实施例提供的具有交叉极化抑制的自双工天线还具有良好的阻抗匹配、较优的辐射增益以及较好的端口间隔离等优点。

技术特征：

1.一种具有交叉极化抑制的自双工天线，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的具有交叉极化抑制的自双工天线，其特征在于，所述第一通孔阵列的通孔的排列方向平行于所述第一直边所在直线的延伸方向；所述第二通孔阵列的通孔的排列方向平行于所述第一缝隙的轴向。

3.根据权利要求1所述的具有交叉极化抑制的自双工天线，其特征在于，所述第三缝隙的轴向与所述第一直边所在直线的延伸方向平行，所述第四缝隙的轴向与所述第二直边所在直线的延伸方向平行。

4.根据权利要求1所述的具有交叉极化抑制的自双工天线，其特征在于，所述矩形金属片上还设置有第一输入端口和第二输入端口，所述第一输入端口和所述第二输入端口分别位于所述第二缝隙的两侧；

5.根据权利要求4所述的具有交叉极化抑制的自双工天线，其特征在于，所述矩形金属片上还设置有第一连接孔和第二连接孔，所述第一连接孔位于所述第一输入端口和所述第二缝隙之间，所述第二连接孔位于所述第二输入端口和所述第三缝隙之间；

6.根据权利要求1所述的具有交叉极化抑制的自双工天线，其特征在于，所述第二缝隙位于所述扇形金属贴片的圆心角的中心线上，所述第三缝隙由所述第二缝隙沿顺时针相对于所述扇形金属贴片的圆心旋转所述圆心角的角度值的一半后沿垂直于所述第一直边向远离所述扇形金属贴片的方向平移第一距离得到；

技术总结
本发明公开了一种具有交叉极化抑制的自双工天线，涉及无线通信技术领域。该天线包括介质基板、扇形金属片和矩形金属片。介质基板包括第一表面和第二表面；扇形金属片设置于第一表面，扇形金属片上设置有第一缝隙，扇形金属片包括第一直边、第二直边和弧形边，第一直边靠近第一缝隙的一侧设置有第一通孔阵列；第一缝隙远离第一直边的一侧设置有第二通孔阵列。矩形金属片设置于第二表面，矩形金属片上设置有第二缝隙、第三缝隙和第四缝隙，矩形金属片上还设置有第三通孔阵列和第四通孔阵列，介质基板上设置有第一金属柱阵列和第二金属柱阵列，第一金属柱阵列将扇形金属片和矩形金属片连接，第二金属柱阵列将扇形金属片和矩形金属片连接。

技术研发人员：董刚,姚奕彤,朱樟明
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16