【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信技术中的天线领域，具体涉及一种基于双模三环结构的共址六极化天线。
技术介绍
1、有限的频谱资源与日益增长的应用需求之间的矛盾是制约未来通信系统中各种新兴业务普及的主要瓶颈。在无线通信系统中使用多输入多输出(multiple-inputmultiple output，mimo)技术可以极大地提高系统容量、提高频谱利用效率、改善系统通信质量。mimo技术在通信系统的发射和接收两端同时使用多个天线，可以充分利用多径信道的空间自由度，提高无线通信系统的传输速率和信道容量。极化分集作为mimo系统中的一项重要技术，其优势是在时、频、空域外可以利用电磁波极化域维度来进一步增加无线通信系统的信道容量。
2、近年来，随着5g及未来无线通信中大规模mimo技术的发展，对移动通信终端以及基站设备的体积以及尺寸有着严格的要求，天线朝着小型化、紧凑型发展。多极化天线又称矢量天线，可以利用共址的多个天线单元实现极化分集，具有可以充分利用空间中所有电磁场ex，ey，ez，hx，hy，hz分量的特点，空间中同一点的多个电磁分量可以被同时探测到，可以克服传统mimo系统的体积限制，极大地提高了有限空间内的无线系统自由度。因此，采用极化分集技术的多极化天线成为未来无线通信和感知等系统中重要组成单元，可以有效提升无线通信、目标识别和电磁源定位等系统的性能。
3、由于实现低耦合、模式正交、共点、紧凑型的多极化天线还存在很多挑战，目前已有的多极化天线大多针对双极化以及三极化天线进行设计，而四极化及以上的多极化天线设计还比较少。
4、专利申请201480084047.9公开了一种六端口六极化天线，其中六极化通过六个分立单极化天线直接组合构成，由上中下三层结构来实现，底层由环天线组成磁性辐射元件，中间层由两个正交的磁性辐射元件与垂直的电性辐射元件组成，上层由两个正交的电性辐射元件组成。该专利技术的六端口六极化天线包含三个电场分量以及三个磁场分量的六种极化。为了降低天线耦合，该六极化天线采取三层结构，各辐射元件的几何中心相互分散在三层结构中，无法真正实现六极化天线各个极化分量之间的共点正交，并且此六极化天线单元尺寸的横向尺寸远远大于半波长。
5、专利申请202310166430.x公布了一种rfid多极化天线装置，其中该多极化天线装置由水平极化方向的第一极化天线与第三极化天线组成，垂直方向由第二极化天线与第四极化天线组成，第五极化天线在第一极化天线与第三极化天线之间并与其极化方向呈45°，第六极化天线在第二极化天线与第四极化天线之间并与其极化方向呈45°。因此构成六极化天线。由于此六极化天线由同种电偶极子天线构成，无法充分利用空间全部电磁场分量，并且天线单元之间不满足相互正交的条件。
6、综上，目前多极化天线主要包括以下缺点：
7、(1)现有多极化天线大多是以电场分量极化为主。理想电场分量极化可以通过多个电偶极子天线或单极子天线实现，结构简单且易于实现，而包含理想磁场分量极化分量和电场极化分量的组合而构成的多极化天线实现难度较大，原因是理想磁场分量极化的天线通常由环天线来实现，多极化天线需要环天线与电偶极子天线相组合来构成，为了实现相互共点正交的电场分量与磁场分量，需要环天线与电偶极子天线之间几何中心相互重合，因此会使不同极化分量天线之间产生较高的耦合，因此为了实现低耦合，多极化天线常常采用分布式的结构，由于各极化天线的中心不在同一空间点，造成天线单元的尺寸往往较大。
8、(2)现有多极化天线中的电性极化元件基本上具有理想的电偶极子辐射模式，但磁性极化元件的辐射特性与理想磁偶极天线还存在一些差距，主要表现在一些磁场分量极化的方向图具有一定的方向性，辐射范围较小，不能实现理想的磁偶极磁场的全向辐射，造成某些空间角度上的电磁分量极化的缺失。
9、因此，目前同时具备共点正交、低耦合、紧凑型(尺寸小于半波长)、易于加工、且能实现理想电、磁偶极子全向辐射的全电磁分量的多极化天线设计还存在很大挑战。
技术实现思路
1、专利技术目的：为解决现有多极化天线无法同时具备共点正交、低耦合、尺寸小于半波长、易于加工、以及无法实现理想电、磁偶极子全向辐射的全电磁分量的问题，本专利技术提出了一种基于双模三环结构的共址六极化天线，同时具备共点正交、低耦合、尺寸小于半波长、具有理想的电偶极子辐射模式和理想磁偶极子辐射模式，可用于大规模mimo天线阵、无线通信、目标识别、电磁源定位等领域。
2、技术方案：一种基于双模三环结构的共址六极化天线，其特征在于：包括：第一辐射单元、第二辐射单元和第三辐射单元；三个辐射单元分别相互正交地分布在x，y，z三个坐标轴平面上，且三个辐射单元的中心均位于坐标原点，每个辐射单元上均使用两种馈电结构进行激励，分别实现电偶极子以及磁偶极子两种正交的工作模式；
3、其中，所述第一辐射单元包括馈电端口一、馈电端口二、第一零相移环形传输线、第一共面波导、第一金属微带线和第一金属微带线馈电网络；所述馈电端口一通过第一金属微带线激励第一零相移环形传输线，实现磁偶极子hz工作模式；所述馈电端口二通过第一金属微带线馈电网络连接至第一零相移环形传输线，馈电端口二激励时，在第一共面波导作用下，实现电偶极子ex工作模式；
4、其中，所述第二辐射单元包括馈电端口三、馈电端口四、第二零相移环形传输线、第二共面波导、第二金属微带线和第二金属微带线馈电网络；所述馈电端口三通过第二金属微带线激励第二零相移环形传输线，实现磁偶极子hy工作模式；所述馈电端口四通过第二金属微带线馈电网络连接至第二零相移环形传输线，馈电端口四激励时，在第二共面波导作用下，实现电偶极子ez工作模式；
5、其中，所述第三辐射单元包括：馈电端口五、馈电端口六、第三介质板、外层多段环状传输线、内层多段环状传输线、第三金属微带线馈电网络、第三金属微带线、背部多段环状传输线和第三共面波导；所述外层多段环状传输线设置在第三介质板的正面，所述内层多段环状传输线设置在第三介质板的正面且位于外层多段环状传输线内部，所述背部多段环状传输线设置在第三介质板的背面；所述馈电端口五通过第三金属微带线与外层多段环状传输线和内层多段环状传输线相连，当馈电端口五激励时，实现磁偶极子hx工作模式；所述馈电端口六通过第三金属微带线馈电网络连接至外层多段环状传输线，当馈电端口六激励时，在第三共面波导的作用下，实现电偶极子ey工作模式；
6、所述第三辐射单元置于第一辐射单元和第二辐射单元内部，六个馈电端口工作于共同的频带；
7、每个辐射单元的尺寸小于半波长，基于双模三环结构的共址六极化天线的尺寸(49.5mm*46.3mm*49mm＝0.4125λ0*0.386λ0*0.4084λ0)小于半波长。
8、本专利技术为了实现完全共点正交的六极化天线，对第三辐射单元进行了小型化处理，即只有第三辐射单元的尺寸小于第一和第二辐射单元时，第三辐射单元才能与第一和第二辐射单元组合，因此本专利技术通本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于双模三环结构的共址六极化天线，其特征在于：包括：第一辐射单元、第二辐射单元和第三辐射单元；三个辐射单元分别相互正交地分布在x，y，z三个坐标轴平面上，且三个辐射单元的中心均位于坐标原点，每个辐射单元上均使用两种馈电结构进行激励，分别实现电偶极子以及磁偶极子两种正交的工作模式；
2.根据权利要求1所述的一种基于双模三环结构的共址六极化天线，其特征在于：所述第一共面波导、第二共面波导和第三共面波导均为具有微带巴伦结构的共面波导。
3.根据权利要求1所述的一种基于双模三环结构的共址六极化天线，其特征在于：所述第一零相移环形传输线的周长、第二零相移环形传输线的周长均与工作波长相当。
4.根据权利要求3所述的一种基于双模三环结构的共址六极化天线，其特征在于：所述第一零相移环形传输线和第二零相移环形传输线均由均匀分布的容性负载单元组成。
5.根据权利要求1所述的一种基于双模三环结构的共址六极化天线，其特征在于：所述外层多段环状传输线由多段传输线单元一组成；所述内层多段环状传输线由多段传输线单元二组成；所述背部多段环状传输线由多段传输
6.根据权利要求1所述的一种基于双模三环结构的共址六极化天线，其特征在于：所述背部多段环状传输线的环线宽度与外层多段环状传输线的环线宽度一致。
7.根据权利要求1所述的一种基于双模三环结构的共址六极化天线，其特征在于：所述第一金属微带线馈电网络、第二金属微带线馈电网络和第三金属微带线馈电网络均为具有倒角的曲折多段微带馈线结构。
...【技术特征摘要】
1.一种基于双模三环结构的共址六极化天线，其特征在于：包括：第一辐射单元、第二辐射单元和第三辐射单元；三个辐射单元分别相互正交地分布在x，y，z三个坐标轴平面上，且三个辐射单元的中心均位于坐标原点，每个辐射单元上均使用两种馈电结构进行激励，分别实现电偶极子以及磁偶极子两种正交的工作模式；
2.根据权利要求1所述的一种基于双模三环结构的共址六极化天线，其特征在于：所述第一共面波导、第二共面波导和第三共面波导均为具有微带巴伦结构的共面波导。
3.根据权利要求1所述的一种基于双模三环结构的共址六极化天线，其特征在于：所述第一零相移环形传输线的周长、第二零相移环形传输线的周长均与工作波长相当。
4.根据权利要求3所述的一种基于双模三环结构的共址六...
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