【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天线设计，尤其涉及一种基于模式叠加法的小型同极化全双工天线。
技术介绍
1、随着万物互联的智能时代的到来，新一代移动通信系统对频谱效率和系统容量的需求不断增长，传统的容量改进技术已经达到了极限。在这一背景下，带内全双工（ibfd）系统由于具有同时发送和接收信号的特性，理论上可以将频谱效率提高一倍，因此受到了越来越多的关注。实现ibfd系统的关键在于抑制发送信道和接收信道之间的自干扰，这一过程称为自干扰抵消（sic）。众所周知，天线设计以及模拟和数字对消技术在实现高水平的自干扰抵消中发挥着重要作用。因此，采用高隔离天线可以在一定程度上减轻ibfd系统其他部分的设计负担，从而提升整体系统的性能和效率。
2、全双工天线是全双工系统的重要组成部分，通常可分为两大类：独立辐射体结构（双基地）和共享辐射体结构（单基地）。前者通过物理分离发射和接收通道，实现了固有的低耦合，有效减少了自干扰。然而，双基地天线的设计不可避免地牺牲了系统的整体尺寸。相比之下，单基地天线因共享同一辐射孔径，所以结构更加紧凑，但其端口之间往往存在较强的耦合。虽然采用双极化设计可以降低单基地天线端口之间的互耦，但这也会导致产生单独的空间信道，从而不符合真正意义上的全双工天线的条件。此外，应用于军事通信系统中的全双工天线还需确保发射天线与接收天线具有一致的极化特性和相似的远场辐射方向图，这显著增加了设计难度。因此，实现小尺寸、低剖面且不依赖额外去耦结构的带内全双工同极化天线，仍然是一个具有挑战性且长期追求的目标。
3、本专利技术提出了
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对新一代移动通信系统的快速发展的背景下，频谱容量和系统效率亟待提升的问题，提出一种基于模式叠加法的小型同极化全双工天线。
2、实现本专利技术目的的技术解决方案为：
3、基于模式叠加法的小型同极化全双工天线，从上至下依次包括：上层金属面、上层介质基板、中层金属面、下层介质基板、下层金属面；
4、所述上层金属面中间位置蚀刻一方形槽，方形槽内放置方形金属贴片；
5、所述上层介质基板内设有周期性排布的n个第一金属化通孔，n＞1；n个第一金属化通孔围合成第一方形金属壁，且所述方形槽落在所述上层介质基板的投影位于第一方形金属壁内；
6、所述下层介质基板内设有周期性排布的n个第二金属化通孔；n个第二金属化通孔围合成第二方形金属壁；
7、所述上层金属面、上层介质基板、中层金属面、下层介质基板、下层金属面、第一方形金属壁、第二方形金属壁共同围成折叠siw谐振腔；
8、所述中层金属面上蚀刻有轴对称设置的两条u形缝隙，两条u形缝隙位于折叠siw谐振腔内部。
9、作为优选，所述中层金属面上蚀刻有一对用于sma馈电用的第一圆孔；所述下层金属面上蚀刻有一对用于sma馈电用的第二圆孔；所述上层介质基板内部有一对用于加载sma的第一非金属化通孔，下层介质基板内部有一对用于加载sma的第二非金属化通孔；所述第一圆孔、第二圆孔、第一非金属化通孔、第二非金属化通孔落在下层金属面的投影中心重合。
10、位于下层金属面的sma，其外导体经过第一圆孔、第二非金属化通孔、第二圆孔贯穿下层介质基板连接到下层金属面、中层金属面，内导体经过第一圆孔、第二非金属化通孔、第二圆孔、第一非金属化通孔贯穿上层介质基板连接到方形金属贴片。
11、作为优选，所述方形槽与方形金属贴片间存在缝隙。
12、作为优选，所述u形缝隙靠近折叠siw谐振腔的金属壁，但与金属壁不接触。
13、作为优选，所述方形金属贴片、方形槽、折叠siw谐振腔的中心位于同一直线。
14、作为优选，所述第一金属化通孔、第二金属化通孔落在下层金属面上的投影相重合。
15、作为优选，所述两条u形缝隙的开口均朝向所述折叠siw谐振腔的中心。
16、作为优选，中层金属面上，所述两条u形缝隙的中心与所述第一圆孔的中心位于同一直线。
17、作为优选，通过调控u形缝隙短边的长度，进而影响折叠siw谐振腔的谐振频率。
18、作为优选，当天线的其中一个端口被激励时，两个u形缝隙正好分别位于折叠siw谐振腔的电场最强位置，折叠siw谐振腔会产生类te120模式的场分布，其在上半腔体内的电场沿中心线偶对称；同时，方形金属贴片被激励起tm01模式，其在上半腔体内的电场沿中心线奇对称；基于这两种模式的电场分布特性，当它们在同一频率下谐振时，折叠siw谐振腔产生的类te120模式和贴片产生的tm01模式相叠加，从而在未激励端口周围产生电场零区，实现两端口之间的低互耦。
19、本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
20、1. 尺寸小。本专利技术采用折叠siw谐振腔结构，显著减小了腔体的尺寸，从而减小了天线的体积。同时发射和接收端口共享单个微带贴片结构，使其比多辐射体全双工天线更加紧凑。
21、2. 馈电结构简单。本专利技术仅需一对同轴探针进行馈电，避免了复杂的馈电网络设计，减少了额外损耗。
22、3. 无需额外去耦结构。本专利技术采用模式叠加的方法，能够在不引入额外去耦结构的情况下实现高端口隔离度，从而减轻了传统复杂去耦结构在制造过程中的不便。
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1.基于模式叠加法的小型同极化全双工天线，从上至下依次包括：上层金属面(1)、上层介质基板(2)、中层金属面(3)、下层介质基板(4)、下层金属面(5)；
2.根据权利要求1所述的基于模式叠加法的小型同极化全双工天线，其特征在于所述中层金属面(3)上蚀刻有一对第一圆孔(3-2)；所述下层金属面(5)上蚀刻有一对第二圆孔(5-1)；所述上层介质基板(2)内部有一对第一非金属化通孔(2-1)，下层介质基板(4)内部有一对第二非金属化通孔(4-1)；所述第一圆孔(3-2)、第二圆孔(5-1)、第一非金属化通孔(2-1)、第二非金属化通孔(4-1)落在下层金属面(5)的投影中心重合。
3.根据权利要求2所述的基于模式叠加法的小型同极化全双工天线，其特征在于所述方形槽(1-1)与方形金属贴片(1-2)间存在缝隙。
4.根据权利要求1所述的基于模式叠加法的小型同极化全双工天线，其特征在于所述U形缝隙(3-1)靠近折叠SIW谐振腔的金属壁，但与金属壁不接触。
5.根据权利要求1所述的基于模式叠加法的小型同极化全双工天线，其特征在于所述方形金属贴片
6.根据权利要求1所述的基于模式叠加法的小型同极化全双工天线，其特征在于所述第一金属化通孔(6)、第二金属化通孔(7)落在下层金属面(5)上的投影相重合。
7.根据权利要求1所述的基于模式叠加法的小型同极化全双工天线，其特征在于所述两条U形缝隙(3-1)的开口均朝向所述折叠SIW谐振腔的中心。
8.根据权利要求1所述的基于模式叠加法的小型同极化全双工天线，其特征在于中层金属面(3)上，所述两条U形缝隙(3-1)的中心与所述第一圆孔(3-2)的中心位于同一直线。
9.根据权利要求1所述的基于模式叠加法的小型同极化全双工天线，其特征在于通过调控U形缝隙(3-1)短边的长度，进而影响折叠SIW谐振腔的谐振频率。
10.根据权利要求1所述的基于模式叠加法的小型同极化全双工天线，其特征在于
...【技术特征摘要】
1.基于模式叠加法的小型同极化全双工天线，从上至下依次包括：上层金属面(1)、上层介质基板(2)、中层金属面(3)、下层介质基板(4)、下层金属面(5)；
2.根据权利要求1所述的基于模式叠加法的小型同极化全双工天线，其特征在于所述中层金属面(3)上蚀刻有一对第一圆孔(3-2)；所述下层金属面(5)上蚀刻有一对第二圆孔(5-1)；所述上层介质基板(2)内部有一对第一非金属化通孔(2-1)，下层介质基板(4)内部有一对第二非金属化通孔(4-1)；所述第一圆孔(3-2)、第二圆孔(5-1)、第一非金属化通孔(2-1)、第二非金属化通孔(4-1)落在下层金属面(5)的投影中心重合。
3.根据权利要求2所述的基于模式叠加法的小型同极化全双工天线，其特征在于所述方形槽(1-1)与方形金属贴片(1-2)间存在缝隙。
4.根据权利要求1所述的基于模式叠加法的小型同极化全双工天线，其特征在于所述u形缝隙(3-1)靠近折叠siw谐振腔的金属壁，但与金属壁不接触。
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