本發(fā)明涉及通信技術領域，尤其涉及一種可重構的高隔離度雙極化寬頻天線。

背景技術：

為了便于通信終端和射頻識別系統(tǒng)的大規(guī)模推廣應用，終端或系統(tǒng)的經(jīng)濟成本和體積大小都是至關重要的考慮因素，作為其中重要部件的天線，在保證較高性能指標的前提下，必須都需要多頻化、寬帶化、小型化?，F(xiàn)有技術的雙極化天線設計的主流方法是通過將兩個相同的天線單元，按照相互垂直的正交式布局來實現(xiàn)。雖然兩個天線單元在垂直放置時正好形狀相互嵌入式緊密結合可以減小天線總體尺寸，但是受制于天線單元的設計尺寸，使得雙極化天線的尺寸很難再縮小。并且兩個天線單元也較難形成較好的隔離度。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的提供一種可重構的高隔離度雙極化寬頻天線，旨在解決現(xiàn)有的雙極化天線尺寸大，并且隔離度差的技術問題。

為實現(xiàn)上述目的，一種可重構的高隔離度雙極化寬頻天線，包括介質(zhì)板、鏤空金屬片、l形金屬微帶線、第一sma頭、斧形單極子結構和第二sma頭，所述鏤空金屬片貼合于所述介質(zhì)板的上表面，所述l形金屬微帶線和所述斧形單極子結構貼合于所述介質(zhì)板的下表面；所述鏤空金屬片上刻蝕有階梯型鏤空縫隙，所述階梯型鏤空縫隙由第一矩形鏤空、第二矩形鏤空、第三矩形鏤空、第四矩形鏤空和第五矩形鏤空依次連接構成；所述l形金屬微帶線的橫部與所述介質(zhì)板的下表面的長邊平行，所述l形金屬微帶線的豎部與所述介質(zhì)板的下表面的長邊垂直；所述斧形單極子結構包括條形豎部和斧形橫部，所述斧形單極子結構的條形豎部包括連接的第一矩形金屬片和第二矩形金屬片，所述斧形單極子結構的條形豎部與所述介質(zhì)板的下表面的長邊垂直；所述斧形單極子結構的斧形橫部包括對稱設置于所述斧形單極子結構的條形豎部兩側的等邊梯形金屬片，所述斧形單極子結構關于所述介質(zhì)板的下表面的寬邊中軸線對稱；所述第一sma頭設置于所述介質(zhì)板上，所述鏤空金屬片與第一sma頭的接地端電連接，所述l形金屬微帶線與第一sma頭的饋電端電連接；所述第二sma頭設置于所述介質(zhì)板上，所述斧形單極子結構與第二sma頭的饋電端電連接，所述鏤空金屬片與第二sma頭的接地端電連接；所述可重構的高隔離度雙極化寬頻天線還包括一對設置于所述斧形單極子結構的等邊梯形金屬片的尖端上部的金屬焊盤，所述金屬焊盤上設置有過孔，所述金屬焊盤通過所述過孔接地，所述金屬焊盤還通過集總電容與所述斧形單極子結構的等邊梯形金屬片的尖端連接。

優(yōu)選的，所述第一矩形鏤空、第二矩形鏤空、第三矩形鏤空、第四矩形鏤空和第五矩形鏤空的寬邊與所述介質(zhì)板的上表面的寬邊中軸線平行；所述第一矩形鏤空、第二矩形鏤空、第三矩形鏤空、第四矩形鏤空和第五矩形鏤空關于所述寬邊中軸線對稱。

優(yōu)選的，所述介質(zhì)板為fr4的介質(zhì)基板，所述介質(zhì)板的厚度為0.8mm且介電常數(shù)為4.4。

優(yōu)選的，所述介質(zhì)板和鏤空金屬片的長度為74mm，所述介質(zhì)板和鏤空金屬片的寬度為106mm；所述第一矩形鏤空的長度為52mm，所述第一矩形鏤空的寬度為44mm；所述第二矩形鏤空的長度為32mm，所述第二矩形鏤空的寬度為6mm；所述第三矩形鏤空的長度為6.7mm，所述第三矩形鏤空的寬度為10.5mm；所述第四矩形鏤空的長度為2.6mm，所述第四矩形鏤空的寬度為17.7mm；所述第五矩形鏤空的長度為9.6mm，所述第五矩形鏤空的寬度為1.5mm。

優(yōu)選的，階梯型鏤空縫隙的下部長邊與所述介質(zhì)板的上表面的下部長邊的距離為6.3mm。

優(yōu)選的，所述l形金屬微帶線的寬度為1.32mm，所述l形金屬微帶線的橫部的長度為27.6mm，所述l形金屬微帶線的豎部長度為11.32mm。

優(yōu)選的，所述l形金屬微帶線的豎部與所述介質(zhì)板的下表面的左邊寬邊的距離為20.4mm。

優(yōu)選的，所述斧形單極子結構的第一矩形金屬片的長度為2.5mm，所述第一矩形金屬片的寬度為36mm；所述斧形單極子結構的第二矩形金屬片的長度為1mm，所述第二矩形金屬片的寬度為11mm；所述斧形單極子結構的等邊梯形金屬片的上底邊長度為2.5mm，所述等邊梯形金屬片的下底邊長度為16mm，所述等邊梯形金屬片的高度為6.75mm。

優(yōu)選的，所述斧形單極子結構的等邊梯形金屬片的中心點與所述斧形單極子結構的第一矩形金屬片的下底邊的垂直距離為9.8mm。

本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線通過設置階梯型鏤空縫隙諧振，有效利用階梯型鏤空縫隙諧振的正交電場模式來實現(xiàn)雙極化天線，可以充分減小天線設計尺寸，并在兩個饋電端口間形成高的隔離度，使得兩個饋電端口的頻率可重構并可獨立諧調(diào)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線優(yōu)選實施例的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線的鏤空金屬片優(yōu)選實施例的結構示意圖；

圖3是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線的l形金屬微帶線和斧形單極子結構優(yōu)選實施例的結構示意圖；

圖4是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線的反射系數(shù)仿真結果示意圖；

圖5是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線l0參數(shù)的反射系數(shù)仿真結果示意圖；

圖6是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線d1參數(shù)的反射系數(shù)仿真結果示意圖；

圖7是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線w4參數(shù)的反射系數(shù)仿真結果示意圖；

圖8是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線lp3參數(shù)的反射系數(shù)仿真結果示意圖；

圖9是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線s1參數(shù)的反射系數(shù)仿真結果示意圖；

圖10是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線集總電容參數(shù)的反射系數(shù)仿真結果示意圖。

本發(fā)明目的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結合實施例，將在具體實施方式部分一并參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

為更進一步闡述本發(fā)明為達成上述目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對本發(fā)明的具體實施方式、結構、特征及其功效進行詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參照圖1所示，圖1是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線優(yōu)選實施例的平面結構示意圖。在本實施例中，可重構的高隔離度雙極化寬頻天線1，包括介質(zhì)板10、鏤空金屬片20、l形金屬微帶線30和第一sma(sub-miniature-a)頭40、斧形單極子結構50和第二sma(sub-miniature-a)頭60。所述可重構的高隔離度雙極化寬頻天線1為長方體結構(圖1中僅示出了平面示意圖)，所述鏤空金屬片20、l形金屬微帶線30及斧形單極子結構50均為銅質(zhì)。所述介質(zhì)板10為fr4的介質(zhì)基板，所述介質(zhì)板10厚度為0.8mm且介電常數(shù)優(yōu)選為4.4。所述第一sma頭40、第二sma頭60為同軸連接器。所述鏤空金屬片20貼合于所述介質(zhì)板10的上表面，所述l形金屬微帶線30和所述斧形單極子結構50貼合于所述介質(zhì)板10的下表面；所述鏤空金屬片20上刻蝕有階梯型鏤空縫隙21，所述階梯型鏤空縫隙21由第一矩形鏤空211、第二矩形鏤空212、第三矩形鏤空213、第四矩形鏤空214和第五矩形鏤空215依次連接構成；所述l形金屬微帶線的橫部31與所述介質(zhì)板10的下表面的長邊平行，所述l形金屬微帶線的豎部32與所述介質(zhì)板10的下表面的長邊垂直；所述斧形單極子結構50包括條形豎部51和斧形橫部52，所述斧形單極子結構的條形豎部51包括連接的第一矩形金屬片511和第二矩形金屬片512，所述斧形單極子結構的條形豎部51與所述介質(zhì)板10的下表面的長邊垂直；所述斧形單極子結構的斧形橫部52包括對稱設置于所述斧形單極子結構的條形豎部51兩側的等邊梯形金屬片521，所述斧形單極子結構50關于所述介質(zhì)板10的下表面的寬邊中軸線對稱；所述第一sma頭40穿設于所述介質(zhì)板10上，所述鏤空金屬片20與第一sma頭40的接地端電連接，所述l形金屬微帶線30與第一sma頭40的饋電端電連接；所述第二sma頭60設置于所述介質(zhì)板10上，所述斧形單極子結構50與第二sma頭60的饋電端電連接，所述鏤空金屬片20與第二sma頭60的接地端電連接。所述可重構的高隔離度雙極化寬頻天線1還包括一對設置于所述斧形單極子結構50的等邊梯形金屬片521的尖端上部的金屬焊盤70，所述金屬焊盤70上設置有過孔71，所述金屬焊盤70通過所述過孔71接地，所述金屬焊盤70還通過集總電容80與所述斧形單極子結構50的等邊梯形金屬片521的尖端連接。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述l形金屬微帶線的豎部32延伸至所述介質(zhì)板10的下表面的底部長邊，所述第一sma頭40設置于所述l形金屬微帶線的豎部32與所述介質(zhì)板10的下表面的底部長邊相交位置的介質(zhì)板10上，形成第一饋電端口s11；所述斧形單極子結構的豎部51延伸至所述介質(zhì)板10的下表面的頂部長邊，所述第二sma頭60設置于所述斧形單極子結構的豎部51與所述介質(zhì)板10的下表面的頂部長邊相交位置的介質(zhì)板10上，形成第二饋電端口s22。

本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線通過設置階梯型鏤空縫隙諧振，有效利用階梯型鏤空縫隙諧振的正交電場模式來實現(xiàn)雙極化天線，可以充分減小天線設計尺寸，并在兩個饋電端口間形成高的隔離度，使得兩個饋電端口的頻率可重構并可獨立諧調(diào)。

參照圖2所示，圖2是可重構的高隔離度雙極化寬頻天線的鏤空金屬片優(yōu)選實施例的結構示意圖。在本實施例中，所述第一矩形鏤空211、第二矩形鏤空212、第三矩形鏤空213、第四矩形鏤空214和第五矩形鏤空215的寬邊與所述介質(zhì)板10的上表面的寬邊中軸線平行；所述第一矩形鏤空211、第二矩形鏤空212、第三矩形鏤空213、第四矩形鏤空214和第五矩形鏤空214關于所述寬邊中軸線對稱。

所述介質(zhì)板10和鏤空金屬片20的長度w為74mm，所述介質(zhì)板10和鏤空金屬片20的寬度l為106mm；所述第一矩形鏤空211的長度w0為52mm，所述第一矩形鏤空211的寬度l0為44mm；所述第二矩形鏤空212的長度w1為32mm，所述第二矩形鏤空212的寬度l1為6mm；所述第三矩形鏤空213的長度w2為6.7mm，所述第三矩形鏤空213的寬度l2為10.5mm；所述第四矩形鏤空214的長度w3為2.6mm，所述第四矩形鏤空214的寬度l3為17.7mm；所述第五矩形鏤空215的長度w4為9.6mm，所述第五矩形鏤空215的寬度l4為1.5mm。所述階梯型鏤空縫隙21的下部長邊與所述介質(zhì)板10的上表面的下部長邊的距離dx為6.3mm。

參照圖3所示，圖3是可重構的高隔離度雙極化寬頻天線的l形金屬微帶線和斧形單極子結構優(yōu)選實施例的結構示意圖。所述l形金屬微帶線30的寬度wp1為1.32mm，所述l形金屬微帶線的橫部31的長度d2為27.6mm，所述l形金屬微帶線的豎部32的長度d1為11.32mm。所述l形金屬微帶線的豎部32與所述介質(zhì)板10的下表面的左邊寬邊的距離d0為20.4mm。所述斧形單極子結構50的第一矩形金屬片511的長度wp2為2.5mm，所述第一矩形金屬片511的寬度lp2為36mm；所述斧形單極子結構50的第二矩形金屬片512的長度wp3為1mm，所述第二矩形金屬片512的寬度為lp3為11mm；所述斧形單極子結構50的等邊梯形金屬片521的上底s2長度為2.5mm，所述等邊梯形金屬片的下底邊長度s1為16mm，所述等邊梯形金屬片的高度d3為6.75mm。所述斧形單極子結構50的等邊梯形金屬片521的中心點與所述斧形單極子結構50的第一矩形金屬片511的下底邊的垂直距離為9.8mm。

參考圖4所示，圖4是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線的反射系數(shù)仿真結果示意圖。從圖4可以看出，所述可重構的高隔離度雙極化寬頻天線1有兩個饋電端口，所述第一饋電端口s11的反射系數(shù)在-10db以下，工作頻率可以覆蓋1.15ghz到2.93ghz，fbw＝86.9％，實現(xiàn)了fm1、fm2、fm3三個諧振模式；所述第二饋電端口s22的反射系數(shù)在-10db以下，工作頻率可以覆蓋1.15ghz到2.99ghz，fbw＝58.9％，實現(xiàn)了fp1、fp2兩個諧振模式。所述第一饋電端口s11和所述第二饋電端口s22間的隔離度小于-32db。

參考圖5所示，圖5是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線l0參數(shù)的反射系數(shù)仿真結果示意圖。從圖5中可以看出，通過調(diào)節(jié)所述第一矩形鏤空211的寬度l0，可以實現(xiàn)對fm2的獨立調(diào)諧。參考圖6所示，圖6是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線d1參數(shù)的反射系數(shù)仿真結果示意圖。從圖6中可以看出，通過調(diào)節(jié)l形金屬微帶線的豎部32的長度d1，可以實現(xiàn)對fm3的獨立調(diào)諧。參考圖7所示，圖7是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線w4參數(shù)的反射系數(shù)仿真結果示意圖。從圖7中可以看出，通過調(diào)節(jié)所述第五矩形鏤空215的長度w4來實現(xiàn)對fm1的調(diào)諧。

參考圖8所示，圖8是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線lp3參數(shù)的反射系數(shù)仿真結果示意圖。從圖8中可以看出，通過調(diào)節(jié)斧形單極子結構50的第二矩形金屬片512的寬度lp3，可以實現(xiàn)對fp1的獨立調(diào)諧。參考圖9所示，圖9是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線s1參數(shù)的反射系數(shù)仿真結果示意圖。從圖9中可以看出，通過調(diào)節(jié)所述斧形單極子結構50的等邊梯形金屬片521的下底長度s1，可以實現(xiàn)對fp2的獨立調(diào)諧。

參考圖10所示，圖10是本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線集總電容參數(shù)的反射系數(shù)仿真結果示意圖。從圖10中可以看出，通過調(diào)節(jié)所述集總電容80的大小，可以實現(xiàn)對fp2的頻率可重構，隨著集總電容80的增大，諧振頻率fp2不斷降低。

本發(fā)明可重構的高隔離度雙極化寬頻天線通過設置階梯型鏤空縫隙諧振，通過有效利用階梯型鏤空縫隙諧振的正交電場模式來實現(xiàn)雙極化天線，可以充分減小天線設計尺寸，并在兩個饋電端口間形成高的隔離度，使得兩個饋電端口的頻率可重構并可獨立諧調(diào)。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構或等效功能變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。