本发明专利技术公开了一种用于CPE设备的圆极化双频低剖面天线，在低频段采用了四个偶极子单元阵列产生水平极化全向辐射，并采用内部接地圆环贴片结构产生垂直极化全向辐射。将两部分结构通过耦合器有效连接起来，从而产了全向圆极化辐射特性。在高频段利用在椭圆形贴片中开槽引入微扰，产生了定向圆极化辐射特性。通过双工器将两个频段的结构合并起来，便实现了低剖面双频圆极化天线。实测结果表明，天线在两个频段均有较好的圆极化辐射性能，验证了该天线结构和设计的有效性。本发明专利技术利用圆极化天线代替传统的线极化天线，有效提高了天线传输的效率和质量，并且双频双模的特性使天线的使用更加便利，应用更加广泛。应用更加广泛。应用更加广泛。
【技术实现步骤摘要】
一种用于CPE设备的圆极化双频低剖面天线
[0001]本专利技术属于天线
，尤其涉及一种用于CPE设备的圆极化双频低剖面天线。
技术介绍
[0002]CPE全称Customer Premise Equipment，是指“客户终端设备”，主要可以起到信号中继的作用。当前，随着5G通讯的迅猛发展，CPE可在很多通信场景下的得到应用。与3G和4G通讯相比，5G信号的穿透性相对较弱，不利于室内场景通信用户的体验。若采用CPE设备，用户则可以根据实际使用场景不同以及场地变化来进行重新部署，从而极大地提升用户体验。在CPE设备中，天线是一个关键器件，天线的性能决定了CPE的通信能力。CPE有多个通信链路，可以与运营商基站进行通信，接收基站信号；另外也可以通过Wi
‑
Fi信号或有线信号的形式与各种本地设备进行通信，包括手机、电脑、电视、打印机等。在CPE与基站进行通信时，由于基站距离相对较远，则需要CPE天线有定向辐射波束。在CPE与本地设备通信时，由于各设备位置的不确定性，可能分布在CPE周围的不同点，因此若CPE天线有全向辐射波束便可以同时覆盖所有设备。由于线极化天线只有在接收天线和发射天线传输方向一致时传输效率才能达到最高，对设备放置的位置有一定的要求，而圆极化天线可以接收来自任意方向的线极化波，发送的极化波也可以被任意的线极化天线接收，所以除了对天线辐射波束形状的考虑之外，若天线具有圆极化特性，则可有效抑制多径效应、提高无线通信的稳定性。此外，如何设计低剖面天线以提高CPE的集成度成为亟待解决的问题。
技术实现思路
[0003]专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种用于CPE设备的圆极化双频低剖面天线，该天线有效地集成了水平极化全向结构、垂直极化全向结构和定向结构，有利于CPE的轻量化和小型化，可在2.45GHz实现全向圆极化辐射特性，在5.8GHz实现定向圆极化辐射特性。
[0004]技术方案：本专利技术的用于CPE设备的圆极化双频低剖面天线，包括上层介质板、下层介质板、圆环形金属贴片、椭圆形金属贴片、弧形偶极子金属贴片、短路柱、馈电柱和馈电网络微带金属贴片；所述弧形偶极子金属贴片贴附在上层介质板和下层介质板之间；所述椭圆形金属贴片中间开设有方形槽并和圆环形金属贴片一同贴附在所述上层介质板的上表面；圆环形金属贴片上设有短路柱，所述短路柱将所述圆环形金属贴片与所述弧形偶极子阵列金属贴片中心接地面相连接；所述馈电柱穿过上层介质板和下层介质板，对所述圆环形金属贴片和椭圆形金属贴片分别进行馈电；所述馈电网络微带金属贴片贴附于下层介质板的下表面，并通过巴伦对所述弧形偶极子金属贴片进行缝隙耦合馈电，所述馈电网络微带金属贴片通过微带线将巴伦馈电、圆环形金属贴片和椭圆形金属贴片的馈电柱连接，通过双工器实现单端口馈电和双频双模工作。
[0005]进一步的，所述短路柱等角度均匀分布在所述圆环金属贴片中间，每个所述短路柱的中心到所述圆环金属贴片的圆心的距离相同，所述圆环形金属贴片通过短路柱与所述弧形偶极子阵列金属贴片中心的接地面相连接。
[0006]进一步的，所述弧形偶极子金属贴片包括8个弧形条状枝节，其中每两个成对，组成一个偶极子，共组成4个偶极子，所述每个偶极子分别通过双线连接到圆环形金属贴片。
[0007]进一步的，所述巴伦的数量为4个。
[0008]进一步的，所述上层介质板和下层介质板为Rogers
‑
4350b介质基板。
[0009]进一步的，所述上层介质板和下层介质板的厚度为29
‑
31mil。
[0010]进一步的，所述弧形偶极子阵列金属贴片产生水平极化，所述圆环形金属贴片与所述弧形偶极子阵列金属贴片在相同频率下产生同样增益的垂直极化，二者通过所述馈电网络中的耦合器产生90
°
的相移，形成了全向圆极化天线。
[0011]进一步的，所述双工器的型号为dpx105950dt
‑
6012a1。
[0012]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：
[0013](1)本专利技术的一种应用于CPE设备的低剖面双频圆极化天线，有两种辐射模式，对于较远的基站，可以在高频使用高增益的定向辐射模式，对于周围不定点放置的设备，可以在低频使用全向辐射模式，更好地覆盖了更广的范围，保证了通信的稳定性。
[0014](2)本专利技术的一种应用于CPE设备的低剖面双频圆极化天线，所述弧形偶极子阵列金属贴片产生了水平极化，所述圆环形金属贴片与所述弧形偶极子阵列金属贴片在相同频率下产生了同样增益的垂直极化，二者通过所述馈电网络中的耦合器产生了90
°
的相移，形成了全向圆极化天线。由于线极化天线只有在接收天线和发射天线传输方向一致时传输效率才能达到最高，对设备放置的位置有一定的要求，而圆极化天线可以接收来自任意方向的线极化波，发送的极化波也可以被任意的线极化天线接收，所以除了对天线辐射波束形状的考虑之外，若天线具有圆极化特性，则可有效抑制多径效应、提高无线通信的稳定性。
[0015](3)本专利技术的一种应用于CPE设备的低剖面双频圆极化天线，具有较好的阻抗匹配、增益和辐射性能，且具有低剖面的性质，减少了占用空间，提高了CPE的集成度，有利于CPE的轻量化和小型化。
附图说明
[0016]图1所示为本专利技术低剖面双频圆极化天线结构的俯视图；
[0017]图2所示为本专利技术低剖面双频圆极化天线结构的侧视图；
[0018]图3所示为本专利技术低剖面双频圆极化天线底部的馈电网络结构图；
[0019]图4所示为本专利技术低剖面双频圆极化天线馈电网络的设计流程图；
[0020]图5所示为本专利技术低剖面双频圆极化天线的实物俯视图，同时进行了实物尺寸标注；
[0021]图6所示为本专利技术低剖面双频圆极化天线的实物仰视图，同时进行了实物尺寸标注；
[0022]图7所示为本专利技术低剖面双频圆极化天线在2.45GHz频段反射系数的仿真图和测试图；
[0023]图8所示为本专利技术低剖面双频圆极化天线在5.8GHz频段反射系数的仿真图和测试图；
[0024]图9所示为本专利技术低剖面双频圆极化天线工作在2.45GHz附近在x轴正方向的轴比的仿真图和测试图；
[0025]图10所示为本专利技术低剖面双频圆极化天线工作在5.8GHz附近在z轴正方向的轴比的仿真图和测试图；
[0026]图11所示为本专利技术低剖面双频圆极化天线工作在2.45GHz频段xoy面方向图的仿真图和测试图；
[0027]图12所示为本专利技术低剖面双频圆极化天线工作在5.8GHz频段yoz面方向图的仿真图和测试图；
[0028]图中附图标记
[0029]1‑
上层介质基板、2
‑
圆环形贴片、3
‑
短路柱、4
‑
开方形槽的椭圆形贴片、5
‑
馈电柱、6
‑
弧形偶极本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于CPE设备的圆极化双频低剖面天线，其特征在于，包括上层介质板(1)、下层介质板(7)、圆环形金属贴片(2)、椭圆形金属贴片(4)、弧形偶极子金属贴片(6)、短路柱(3)、馈电柱(5)和馈电网络微带金属贴片(8)；所述弧形偶极子金属贴片(6)贴附在上层介质板(1)和下层介质板(7)之间；所述椭圆形金属贴片(4)中间开设有方形槽并和圆环形金属贴片(2)一同贴附在所述上层介质板(1)的上表面，所述椭圆形金属贴片(4)位于圆环形金属贴片(2)的圆环内；圆环形金属贴片(2)上设有短路柱(3)，所述短路柱(3)将所述圆环形金属贴片(2)与所述弧形偶极子阵列金属贴片(6)中心接地面相连接；所述馈电柱(5)穿过上层介质板(1)和下层介质板(7)，对所述圆环形金属贴片(2)和椭圆形金属贴片(4)分别进行馈电；所述馈电网络微带金属贴片(8)贴附于下层介质板(7)的下表面，并通过巴伦对所述弧形偶极子金属贴片(6)进行缝隙耦合馈电，所述馈电网络微带金属贴片(8)通过微带线将巴伦馈电、圆环形金属贴片(2)和椭圆形金属贴片(4)的馈电柱(5)连接，并通过双工器实现单端口馈电和双频双模工作。2.根据权利要求1所述的用于CPE设备的圆极化双频低剖面天线，其特征在于，所述短路柱(3)等角度均匀分布在所述圆环金属贴片(2)中间，每个所述短路柱(3)的中心到所述圆环金属贴片(2)的圆心的距离相同，所述圆环形金属贴片(2)通过短路柱...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙虎成，孙胜，张小雨，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：
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