基于180度混合环的带内全双工天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于180度混合环的带内全双工天线，该天线包括一个正方形的微带辐射贴片，两个用于耦合馈电的T型探针，以及一个180度混合环馈电网络。本发明专利技术设计了一个具有带内全双工功能的天线，天线的发射与接收过程同时进行且占用同一工作频段。利用180度混合环的两个隔离端口作为天线的发射端和接收端，另外两个端口由两50Ω微带线引出，分别经两T型探针给辐射方贴片进行耦合馈电。天线的发射与接收使用正交的线极化电磁波，提供极化隔离，同时180度混合环提供的固有两端口的隔离进一步实现了发送与接收端口间的高隔离度。

In band full duplex antenna based on 180 degree hybrid ring

The invention discloses an in band full duplex antenna based on 180 degree mixing ring. The antenna includes a square microstrip patch, two T probes for coupling feeding, and a 180 degree hybrid loop feed network. The invention has designed an antenna with full duplex function in band, which is carried out at the same time and takes up the same working band. The two isolation ports of the 180 degree hybrid ring are used as the transmitter and receiver of the antenna. The other two ports are derived from two 50 ohm microstrip line, and then fed to the radiation patch by two T probe. The transmission and reception of antennas use orthogonal linear polarized electromagnetic waves to provide polarization isolation. Meanwhile, the inherent two port isolation provided by the 180 degree hybrid ring further realizes the high isolation between the sending and receiving ports.

【技术实现步骤摘要】
基于180度混合环的带内全双工天线
本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种基于180度混合环的带内全双工天线。
技术介绍
天线是一种辐射和接收电磁波的转换器件，既可以作为发射设备将高频电流转换为同频率的无线电波发射出去，也可以作为接收设备将无线电波接收并转换为同频率的高频电流，在移动通信、广播、无线电、遥感等方面有广泛应用。对于移动通信系统，天线更是设备电路信号与电磁波信号的转换器，是信息的出入口，其性能影响整个移动网络的性能。随着无线通信的发展，人们对于无线通信的速率要求也越来越高，无线通信的容量需求也越来越大。单一天线能实现发射和接收工作同时进行且占用同一工作频段能有效减少天线的数量和占用空间，具有十分广阔的应用空间和实用价值。实现带内双工的主要形式是采用双极化天线。双极化天线由于其两个端口分别发射或者接收两个相互垂直的极化方向的电磁波，彼此互不影响，因此能够通过空间分集提高无线通信接收信号的信噪比，从而提高无线通信的容量。由于双极化天线的两个端口能够工作在相同的工作频率，并能够区分两个极化方向相互垂直的电磁波，双极化天线作为全双工天线相对于传统的频分双工天线，其发射与接收能够使用同一个工作频率，因此能够成倍地增加通信系统的通信容量。以往带内双工天线两端口采用探针分别馈电产生正交的线极化波结构形式存在着端口隔离度不高、交叉极化差、天线的增益不高的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于180度混合环的带内全双工天线。本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种基于180度混合环的带内全双工天线，所述的带内全双工天线包括上层介质基板、下层介质基板和两个用于耦合馈电的T型探针，其中两个T型探针分别由第一水平臂2和第一垂直臂4以及第二水平臂3和第二垂直臂5垂直连接构成，所述的上层介质基板的上表面印制有方形的微带辐射贴片1，所述的下层介质基板的下表面印制有所述的第一水平臂2和所述的第二水平臂3，所述的下层介质基板的上表面印制有反射地板11，所述的下层介质基板的下表面印制有180度混合环馈电网络，所述的180度混合环馈电网络包括三段四分之一波长的第一微带线14、第二微带线15和第三微带线16以及一段四分之三波长的第四微带线17，所述的180度混合环馈电网络包括四个端口，其中，两个端口作为隔离端口由不同阻抗的第一阻抗变换线8和第二阻抗变换线9以及第五微带线10引出，分别用作发射端和接收端；另两个端口则分别经第六微带线6和第七微带线7引出，与两个T型探针的第一垂直臂4和第二垂直臂5相连接。进一步地，所述的第六微带线6和所述的第七微带线7分别与穿过反射地板11和下层介质基板13上的第一通孔18和第二通孔19的两个T型探针的第一垂直臂4和第二垂直臂5相连接。进一步地，所述的第一水平臂2和所述的第二水平臂3是矩形微带，且沿着方形的所述的微带辐射贴片的对角线位置对称放置，彼此相互垂直。进一步地，所述的第一垂直臂4和所述的第二垂直臂5是金属探针，且位于方形的微带辐射贴片的几何中心的两边对称位置，同时两个金属探针的一端分别与第六微带线和第七微带线相连，另一端则分别穿过反射地板和下层介质基板上的通孔与两T型探针的两水平臂相连。进一步地，信号经发射端的端口分别到达两个T型探针，到达两个T型探针的信号幅度相等而相位相差180度，之后通过两个T型探针的两个水平方向的第一水平臂2和第二水平臂3耦合给方形的微带辐射贴片辐射出去，在天线远场处产生y方向的线极化波。进一步地，信号经接收端的端口分别到达两个T型探针，到达两个T型探针的信号幅度和相位均相等，之后通过两个T型探针的两个水平方向的第一水平臂2和第二水平臂3耦合给方形的微带辐射贴片辐射出去，在天线远场处产生x方向的线极化波。进一步地，激励发射端的端口，天线产生y方向的线极化波，信号不会从接收端的端口流出。进一步地，激励接收端的端口，天线产生x方向的线极化波，信号不会从发射端的端口流出。进一步地，采用180度混合环馈电网络的两个隔离端口分别用作天线的发射和接收端，同时激励天线的发射接收端能产生正交的线极化波，这种结构形式使得天线发射接收工作同时进行，且发射端和接收端的隔离大幅提高。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1、本专利技术将180度混合环作为天线的馈电网络，利用180度混合环的两个隔离端口分别作为天线的发射和接收端，使得天线发射接收同时进行不受干扰。2、本专利技术将180度混合环的另两个端口作为天线的馈电端，利用两个馈电探针经两T型探针的水平臂耦合到方形贴片将信号辐射出去，其中发射端激励时在天线远场处产生y方向的线极化波，而接收端激励时在天线远场处则产生x方向的线极化波，从而进一步提高发射端和接收端间隔离特性。3、本专利技术在发射端激励时，信号到达两T型探针的幅度相等而相位相差180度，产生的交叉极化分量相互抵消，因此天线在发射端口激励时，其辐射方向图上的交叉极化分量相对于传统的两探针馈电带内双工天线有所提高。附图说明图1为本实施例的总示意图以及主要组成部分的编号标注；图2为本实施例的总示意图以及细化的编号标注；图3为本实施例天线的正面剖视图；图4为本实施例上层介质基板的俯视图；图5为本实施例上层介质基板的仰视图；图6为本实施例下层介质基板的俯视图；图7为本实施例下层介质基板的仰视图；图8为本实施例上层介质基板上表面结构的尺寸标注图；图9为本实施例上层介质基板下表面结构的尺寸标注图；图10为本实施例下层介质基板上表面尺寸标注图；图11为本实施例下层介质基板下表面结构的尺寸标注图；图12(a)为本实施例端口1激励的带内全双工天线的2.4GHz仿真表面电流分布图；图12(b)为本实施例端口2激励的带内全双工天线的2.4GHz仿真表面电流分布图；图13为本实施例天线的测试S参数曲线图；图14(a)为本实施例天线端口1(2.4GHz)激励的xoz面测试方向图；图14(b)为本实施例天线端口1(2.4GHz)激励的yoz面测试方向图；图15(a)为本实施例天线端口2(2.4GHz)激励的xoz面测试方向图；图15(b)为本实施例天线端口2(2.4GHz)激励的yoz面测试方向图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例参照图1，图2及图3，本实施例基于180度混合环的带内全双工天线，包括一个正方形的微带辐射贴片1，两个用于耦合馈电的T型探针，其中两T型探针分别由第一水平臂2，第一垂直臂4以及第二水平臂3和第二垂直臂5组成，以及一个180度混合环馈电网络，所述的180度混合环馈电网络包括三段四分之一波长的第一微带线14、第二微带线15和第三微带线16以及一段四分之三波长的第四微带线17，所述的正方形的微带辐射贴片1印刷在上层介质基板12的上表面，用于耦合馈电的两T型探针的第一水平臂2和第二水平臂3印刷在上层介质基板12的背面，180度混合环馈电网络印刷在下层介质基板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于180度混合环的带内全双工天线，其特征在于，所述的带内全双工天线包括上层介质基板、下层介质基板和两个用于耦合馈电的T型探针，其中两个T型探针分别由第一水平臂和第一垂直臂以及第二水平臂和第二垂直臂垂直连接构成，所述的上层介质基板的上表面印制有方形的微带辐射贴片，所述的下层介质基板的下表面印制有所述的第一水平臂和所述的第二水平臂，所述的下层介质基板的上表面印制有反射地板，所述的下层介质基板的下表面印制有180度混合环馈电网络，所述的180度混合环馈电网络包括三段四分之一波长的第一微带线、第二微带线和第三微带线以及一段四分之三波长的第四微带线，所述的180度混合环馈电网络包括四个端口，其中，两个端口作为隔离端口由不同阻抗的第一阻抗变换线和第二阻抗变换线以及第五微带线引出，分别用作发射端和接收端；另两个端口则分别经第六微带线和第七微带线引出，与两个T型探针的第一垂直臂和第二垂直臂相连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于180度混合环的带内全双工天线，其特征在于，所述的带内全双工天线包括上层介质基板、下层介质基板和两个用于耦合馈电的T型探针，其中两个T型探针分别由第一水平臂和第一垂直臂以及第二水平臂和第二垂直臂垂直连接构成，所述的上层介质基板的上表面印制有方形的微带辐射贴片，所述的下层介质基板的下表面印制有所述的第一水平臂和所述的第二水平臂，所述的下层介质基板的上表面印制有反射地板，所述的下层介质基板的下表面印制有180度混合环馈电网络，所述的180度混合环馈电网络包括三段四分之一波长的第一微带线、第二微带线和第三微带线以及一段四分之三波长的第四微带线，所述的180度混合环馈电网络包括四个端口，其中，两个端口作为隔离端口由不同阻抗的第一阻抗变换线和第二阻抗变换线以及第五微带线引出，分别用作发射端和接收端；另两个端口则分别经第六微带线和第七微带线引出，与两个T型探针的第一垂直臂和第二垂直臂相连接。2.根据权利要求1所述的基于180度混合环的带内全双工天线，其特征在于，所述的第六微带线和所述的第七微带线分别与穿过反射地板和下层介质基板上的第一通孔和第二通孔的两个T型探针的第一垂直臂和第二垂直臂相连接。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：林娴静，张培升，谢泽明，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东,44