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WO2016119713A1 - 通信天线、天线系统及通讯设备 - Google Patents

通信天线、天线系统及通讯设备 Download PDF

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Publication number
WO2016119713A1
WO2016119713A1 PCT/CN2016/072508 CN2016072508W WO2016119713A1 WO 2016119713 A1 WO2016119713 A1 WO 2016119713A1 CN 2016072508 W CN2016072508 W CN 2016072508W WO 2016119713 A1 WO2016119713 A1 WO 2016119713A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
communication antenna
radiator
radiation
antenna according
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/CN2016/072508
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
刘若鹏
陈江波
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuang-Chi Institute of Advanced Technology
Original Assignee
Kuang-Chi Institute of Advanced Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from CN201510052323.XA external-priority patent/CN105990662A/zh
Priority claimed from CN201510052206.3A external-priority patent/CN105990661A/zh
Application filed by Kuang-Chi Institute of Advanced Technology filed Critical Kuang-Chi Institute of Advanced Technology
Publication of WO2016119713A1 publication Critical patent/WO2016119713A1/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas

Definitions

  • the present invention relates to an antenna, and more particularly to a communication antenna, an antenna system having the same
  • An antenna is an electronic device for transmitting and/or receiving electromagnetic waves wirelessly, and is widely deployed in systems such as broadcast and television, radio communication, radar, and space exploration.
  • systems such as broadcast and television, radio communication, radar, and space exploration.
  • the field of antenna technology is becoming more and more extensive.
  • the requirements for antenna performance are also increasing, so there are different types of antennas to meet the different needs of various applications, such as microstrip antennas, loop antennas, horn antennas, planar antennas, and the like.
  • the antennas used are required to have high gain, wide band or multi-band, circular polarization, miniaturization, or wide coverage.
  • the multi-band antenna in the prior art has disadvantages such as a large number of antennas, a complicated structure, a large size, and poor polarization and gain performance.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a communication antenna, in particular to provide a dual-band communication antenna, and further to provide a circularly polarized dual-band antenna system and communication using the same or an antenna system device.
  • the present invention provides a communication antenna, including: a first radiator, wherein the first radiator includes a first substrate and a first radiation piece disposed on the first substrate, the first radiation The sheet has a first feeding portion and a chamfered surface, and the radiating surface of the first radiating sheet is a curved surface; and a second radiator, wherein the The second radiator includes a second substrate and a second radiating sheet disposed on the second substrate, the second radiating sheet has a second feeding portion and a chamfered surface, and the radiating surface of the second radiating sheet is a curved surface, wherein the second radiating body The second substrate is stacked on top of the first radiation sheet of the first radiator.
  • the radiation surface of the first radiation sheet is a convex surface
  • the radiation surface of the second radiation sheet is a convex surface
  • the radiation surface of the first radiation sheet is a concave surface
  • the radiation surface of the second radiation sheet is a concave surface
  • the first radiator and the second radiator respectively achieve dual-band linear polarization.
  • the first radiator and the second radiator operate in the same dual frequency band.
  • the first radiator and the second radiator realize different linear polarization directions.
  • the first radiation piece and the second radiation piece are each a rectangle having a chamfered angle.
  • the first radiating piece has two chamfers on the first diagonal
  • the second radiating piece has two chamfers on the second diagonal.
  • the first diagonal of the first radiating piece is at an angle to the second diagonal of the second radiating piece.
  • the first diagonal of the first radiating piece and the second diagonal of the second radiating piece are perpendicular to each other.
  • the geometric centers of the first radiation piece and the second radiation piece are aligned with each other.
  • the first power feeding portion and the second power feeding portion are coaxial power feeding portions.
  • the first feeding portion is disposed on a first symmetry axis of the first radiation piece
  • the second feeding portion is disposed on a second symmetry axis of the second radiation piece,
  • the first axis of symmetry and the second axis of symmetry are different in direction.
  • the first axis of symmetry and the second axis of symmetry are orthogonal.
  • the size of the first radiation piece is larger than the size of the second radiation piece.
  • the dielectric constant of the second substrate is greater than the dielectric constant of the first substrate.
  • the first radiator and the second radiator are placed in a cavity, wherein the cavity is gargle in a radiation direction of the communication antenna.
  • the cavity is a circular or square cavity.
  • the first radiator and the second radiator have a filling material between the cavity and the cavity.
  • the first substrate and the second substrate are each rectangular.
  • the first substrate and/or the second substrate are made of a dielectric substrate having a conductive microstructure;
  • the first radiator and the second radiator are mutually Electrical insulation.
  • the communication antenna further comprises: a frequency selective radome, wherein the frequency selective radome is disposed in a radiation direction of the communication antenna.
  • the present invention provides an antenna system, including: a power feeding port; a power splitter, a first end of the power splitter being connected to the power feeding port; a communication antenna, wherein a second end of the power splitter is connected to the first power feeder via a first feed line, and a third end of the power splitter is connected to the first via a second feed line a two-feeding unit, wherein a signal on the first feeder line and a signal on the second feeder line are phase-shifted from each other.
  • the first feeder line or the second feeder line has a phase shifter.
  • the phase shifter is a 90° phase shifter.
  • the lengths of the first feeding line and the second feeding line are different by 1/4 wavelength.
  • the invention provides a communication device comprising a communication antenna as described above or an antenna system as described above.
  • the present invention has the following significant advantages as compared with the prior art because of the above technical solutions: [0034]
  • the communication antenna of the present invention employs a stacked first radiator and a second radiator, which can reduce the communication antenna. Volume and size.
  • each radiator of the antenna By providing each radiator of the antenna with a curved surface, it is beneficial to improve the radiation efficiency and further meet the miniaturization and conformal design requirements of special application environments.
  • the first radiator and the second radiator may be conformal convex structures, such that The communication antenna can be more compact.
  • each radiating body of the antenna With a concave radiating surface, it is advantageous to improve the radiation efficiency and further meet the miniaturization and conformal design requirements of a special application environment.
  • the first radiator and the second radiator may be a conformal concave structure, such that The communication antenna can be more compact.
  • the communication antenna of the present invention can achieve dual-band linear polarization for each of the radiation sheets by chamfering the radiation sheets. Furthermore, the first radiator and the second radiator can operate in the same dual frequency band. By setting the linear polarization direction of the first radiation piece and the second radiation piece, a communication antenna can be used to realize the double-line polarization double Frequency band.
  • the antenna system of the present invention is capable of forming a circularly or elliptically polarized radiation signal by phase shifting an input signal entering one of the radiators.
  • the invention reduces the size, weight and antenna system of the antenna system. cost.
  • the communication antenna of the present invention has the advantages of low profile, light weight, small size, easy conformalization, and mass production, and can realize dual-band linear polarization or even further realize dual-band circular polarization, and can be widely applied. In all areas of measurement and communication.
  • FIG. 1a is a schematic perspective structural view of a communication antenna according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1b is a perspective structural view of a communication antenna according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of a communication antenna according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3a illustrates an exploded schematic view of a communication antenna with an exemplary cavity and radome, in accordance with an embodiment of the present invention
  • FIG. 3a' is an exploded perspective view of a communication antenna with an exemplary cavity and radome, in accordance with another embodiment of the present invention.
  • 3b shows a schematic plan view of an exemplary communication antenna placed in a square cavity in accordance with an embodiment of the present invention
  • FIG. 3c shows a schematic plan view of an exemplary communication antenna placed in a circular cavity in accordance with an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 shows a schematic structural diagram of an antenna system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5a is a graph showing a voltage standing wave ratio of a communication antenna according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5b is a graph showing a voltage standing wave ratio of an antenna system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows a gain graph of an antenna system in accordance with an embodiment of the present invention
  • the communication antenna 100 may include a first radiator 10 and a second radiator 20 stacked in a stack, wherein the first radiator 10 includes a first substrate 11 and is disposed on the first substrate 11.
  • the first radiating sheet 12, and the second radiator 20 includes a second substrate 21 and a second radiating sheet 22 disposed on the second substrate 21.
  • the second substrate 21 of the second radiator 20 is stacked on top of the first radiation sheet 12 of the first radiator 10.
  • the radiating surface of the first radiating sheet 12 is a curved surface
  • the radiating surface of the second radiating sheet 22 is a curved surface
  • the curved surface here may be, for example but not limited to, a convex surface or a concave surface.
  • the first radiating sheet 12 and the second radiating sheet 22 are made of a conductive material such as metal.
  • the first radiating sheet 12 and the second radiating sheet 22 may be patches on the first substrate 11 and the second substrate 21, respectively, or may be etched by photolithography on the first substrate 11 and the second substrate 21, respectively.
  • a radiator composed of each of the radiation sheets and the corresponding substrate constitutes a transmitting/receiving unit.
  • the radiating surface of the first radiating sheet 12 (the upper surface in FIG. la) is a convex surface.
  • the radiating surface of the second radiating sheet 22 (the upper surface in Fig. la) is convex.
  • the first substrate 11 may be convexly conformed to the first radiating sheet 12, and the second substrate 21 may be conformally convex with the second radiating sheet 22.
  • the radiating surface of the first radiating sheet 12 (the upper surface in Figure lb) is concave.
  • the radiating surface (upper surface in Fig. 1b) of the second radiating sheet 22 is concave.
  • the first substrate 11 may be concavely conformed to the first radiating sheet 12, and the second substrate 21 may be concavely conformed to the second radiating sheet 22.
  • the first substrate 11 and the second substrate 21 may each be a flat plate structure or other shapes.
  • FIGS. 1a and 1b show the first substrate 11, the first radiation sheet 12, the second substrate 21, and the second radiation sheet 22, respectively. It is self-rectangular, but other shapes may be employed in other alternative embodiments, and may be identical/similar or different from each other.
  • the shapes of the first radiating sheet 12 and the second radiating sheet 22 may be the same.
  • the size of the first radiating sheet 12 may be larger than the size of the second radiating sheet 22, for example such that the edge of the first radiating sheet 12 is not blocked by the second radiating sheet 22 (or the second radiator 20).
  • the geometric centers of the first radiating sheet 12 and the second radiating sheet 22 may be aligned with each other.
  • the first substrate 11 and the second substrate 21 may be made of a dielectric substrate such that the first radiator 10 and the second radiator 20 are stacked, and the second substrate 21 is such that the first radiator 10 and the second radiator 20 are placed on each other Electrical insulation. At the same time, the first substrate 11 can isolate the communication antenna 100 from other structural components.
  • first substrate 11 and the second substrate 21 may have an electrically conductive (eg, metal) microstructure.
  • the conductive microstructures within the substrate have a planar or steric structure of a geometric pattern and can be placed horizontally and/or vertically within the substrate, also referred to as a metamaterial microstructure.
  • the dielectric constant of the substrate can be changed, thereby being suitable for providing substrates having different dielectric constants.
  • the dielectric constant of the second substrate 21 may be greater than the dielectric constant of the first substrate 11.
  • the first radiating sheet 12 and the second radiating sheet 22 may each have a chamfer angle, that is, cut off some/some of the corners or portions of the material of the radiating sheet.
  • the first radiating sheet 12 and the second radiating sheet 22 can each achieve dual-band linear polarization, and can control the frequency band position of the dual frequency band.
  • the first radiating sheet 12 and the second radiating sheet 22 are rectangular radiating sheets each having a hexagonal shape after cutting off two diagonals on one diagonal.
  • the first radiating sheet 12 may have two chamfers 15a and 15b on the first diagonal A
  • the second radiating sheet 22 may have two chamfers 25a and 25b on the second diagonal B.
  • the first diagonal A of the first radiating sheet 12 is at an angle to the second diagonal B of the second radiating sheet 22.
  • the first diagonal A of the first radiating sheet 12 and the second diagonal B of the second radiating sheet 22 are perpendicular to each other. It will be understood that in other embodiments of the invention, the two chamfers of each of the first radiating sheet 12 and the second radiating sheet 22 may not be on the diagonal.
  • each of the first radiator 10 and the second radiator 20 can transmit/receive a dual-band linearly polarized signal, and the first radiator 10 and the second radiation Body 20 can operate in the same dual band. Since the first diagonal A and the second diagonal B are at an angle, the linearly polarized signals of the first radiator 10 and the second radiator 20 can form a circular polarization or an elliptical pole with a phase shift from each other. Radiation signal. Especially when the diagonal A and B of the chamfer are perpendicular, you can make two lines.
  • the polarization is in a state of being perpendicular to each other, that is, one is horizontal polarization and one is vertical polarization, so that a circular polarization signal forms a good circular pole with another route polarization signal when one of the route polarization signals has a phase shift of 90 degrees. Radiation signal.
  • the chamfer may have various forms such as size, position, angle of resection (i.e., angle with the edge of the radiation sheet), and the like.
  • the angles of the respective chamfers 15a, 15b, 25a and 25b are selected between 35 and 55 degrees. More preferably, the angles of the respective chamfers 15a, 15b, 25a and 25b are 45 degrees. It can be understood that the chamfering angle can also be other angles.
  • the respective chamfers 15a, 15b, 25a and 25b have the same shape.
  • FIGS. 1a, 1b, 2 also show that the first radiating sheet 12 has a first feeding portion 16 (not shown in FIGS. 1a and 1b, and is shown by a broken circle in FIG. 2, indicating the first radiation located below).
  • the second radiating sheet 22 has a second feeding portion 26.
  • the first power feeding portion 16 and the second power feeding portion 26 may receive input signals from the feed source to be radiated through the first radiation sheet 12 and the second radiation sheet 22, respectively, or may be used by the first radiation sheet 12 and the second radiation sheet 22 The received signal is output to the processing unit.
  • the first feed portion 16 can be located on a horizontal axis of symmetry of the first radiating sheet 12, and the second feed portion 26 can be located on a vertical axis of symmetry of the second radiating sheet 22.
  • the first feed portion 16 may be located on a vertical axis of symmetry of the first radiating sheet 12, and the second feed portion 26 may be located on a horizontal axis of symmetry of the second radiating sheet 22.
  • the first feeding portion 16 and the second feeding portion 26 are movable on the axis of symmetry on which they are located to adjust the impedance matching of the respective radiation sheets.
  • the first power feeder 16 is a coaxial power feeder.
  • the second power feeder 26 is preferably a coaxial power feeder. The coaxial feed mode reduces the interference of the feed structure.
  • the communication antenna 100 as described above is compact in structure, and each of the radiation sheets and the substrate can have a conformal structure, which reduces the size of the communication antenna and improves the integration.
  • each radiating sheet can realize dual-band linear polarization, and the first radiating sheet 12 and the second radiating sheet 22 can be controlled as needed.
  • the working frequency band and the linear polarization direction so that a communication antenna 100 can be used to realize the dual-line polarization dual frequency band.
  • FIG. 3a shows an exploded schematic view of a communication antenna with an exemplary cavity 300 and an optional radome 310, in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the communication antenna 100 as shown in FIG. 1a can be placed in the cavity 300, wherein the cavity 30 0 is gargle in the radiation direction of the communication antenna 100.
  • the cavity 300 can have a variety of suitable shapes, such as square or circular cavities.
  • Figure 3a' shows an exploded schematic view of a communication antenna with an exemplary cavity 300 and an optional radome 310, in accordance with another embodiment of the present invention.
  • the communication antenna 100 as shown in FIG. 1b can be placed in the cavity 3 In the 00, the cavity 300 is gargle in the radiation direction of the communication antenna 100.
  • the cavity 300 can have a variety of suitable shapes, such as square or circular cavities.
  • FIG. 3b illustrates a schematic diagram of an exemplary communication antenna 100 disposed in a square cavity 300b
  • FIG. 3c illustrates an exemplary communication in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the functions of the cavity 300 shown in Figures 3a and 3a' include, but are not limited to, supporting the communication antenna 100, protecting the communication antenna 100 from the surrounding environment, and the effects of human manipulation.
  • the material of the cavity 300 is not limited, and is usually metal, but may be a non-metallic material suitable for the implementation.
  • the microstrip antenna 100 preferably does not contact the sidewall of the cavity 300.
  • a filler material may be suitably disposed between the cavity 300 and the communication antenna 100 to better serve the fixation, shock absorption, and/or support.
  • a foam fill material may be placed within the cavity 300 to fill the gap between the communication antenna 100 and the cavity 300 to prevent the communication antenna 100 from being unstable in use.
  • the first radiator 10 and the second radiator 20 of the communication antenna 100 and the bottom of the cavity 300 may have a conformal convex structure, so that the communication antenna can be made more compact.
  • the first radiator 10 and the second radiator 20 of the communication antenna 100 and the bottom of the cavity 300 may have a conformal concave structure, so that the communication antenna can be made more compact.
  • the radome 310 may be disposed in the radiation direction of the communication antenna 100.
  • the radome 310 may be fixed to the substrate of the communication antenna 100 or, in the case of having the cavity 300, may be fixed to the cavity 300 to cover the mouth of the cavity 300.
  • the radome 310 can be configured to conform to the communication antenna 100 and/or the cavity 300 (e.g., convex or concave) to adequately meet the requirements for miniaturization.
  • the radome 310 can also have other shapes, such as a flat shape.
  • the radome 310 can provide protection for the communication antenna 100 and preferably has good wave transmission performance without affecting signal radiation/reception of the communication antenna 100.
  • the radome 310 can be a frequency selective radome 310 that has good wave transmission performance and can produce a desired electromagnetic response to control the propagation of electromagnetic waves.
  • the antenna system shown in Fig. 4 includes a feed port 410 at the front end, a power splitter 420, a first feed line 430a and a second feed line 430b, and a communication antenna 100 as shown in Fig. 1a or lb.
  • the power splitter 420 can be a two-way splitter.
  • the feed port 410, the power splitter 420, the first feed line 430a, and the second feed line 430b constitute an antenna system
  • the feed network of the system wherein the first feed line 430a and the second feed line 430b are connected to the first feed portion 16 of the first radiator 10 and the second feed portion 26 of the second radiator 20, respectively.
  • the first end of the power splitter 420 is connected to the feed port 410
  • the second end of the power splitter 420 is connected to the first power feeder 16 via the first feed line 430a
  • the third end of the power splitter 420 It is connected to the second power feeder 26 via the second feed line 430b.
  • the power splitter 420 can split the excitation signal from the feed port 410 into multiple (eg, two) excitation signals for delivery to the first feed line 430a and the second feed line 430b, or will be via the first feed
  • the receiving signals from the plurality of antenna radiators of the electric line 43 0a and the second feeding line 430b are combined into one receiving signal and sent to the feeding port 410.
  • the power splitter 420 can use a 3dB splitter of the microstrip line power split mode to save space and effectively reduce the weight of the system. Further, the 3dB splitter can remove the isolation resistor therein.
  • the signals on the first feed line 430a and the signals on the second feed line 430b are phase shifted from each other.
  • at least one of the first feed line 430a and the second feed line 430b may have a phase shifter 440 (eg, a 90° phase shifter)
  • the excitation signals fed to the first radiator 10 and the second radiator 20 are made 90° out of phase with each other, so that the circular polarization operation mode of the communication antenna 100 can be realized.
  • the lengths of the first feed line 430a and the second feed line 430b may differ by 1/4 wavelength to achieve a 90° phase shift.
  • the communication antenna 100 can realize the dual-line polarization dual band by the stacked first radiator 10 and second radiator 20.
  • the linearly polarized dual-band signal of the first radiator 10 and the linearly polarized dual-band signal of the second radiator 20 having a phase shift of 90° can form a circle.
  • an excitation signal enters the first end of the power splitter 420 from the power feeding port 410 (here, it is an input end), and is split into two signals by the power splitter 420, wherein one of the signals passes through the first
  • the second end (which is the output end) and the first feed line 430a are supplied to the first power feeder 16 of the first radiator 10 in the communication antenna 100, and the other signal passes through the third end (this is the output)
  • the second feeding portion 26 of the second radiator 20 of the communication antenna 100 is supplied to the second feeding line 430b (and the phase shifter 440).
  • the two received signals received by the first radiator 10 and the second radiator 20 are respectively passed from the first feeding portion 16 and the second feeding portion 26 via the first feeding line 430a and the second feeding unit.
  • the electric line 430b (and the phase shifter 440) is transmitted to the second end of the power splitter 420 (here, the input end) and the third end (which is the input end), and is combined into a signal by the power splitter 420. , and then output to the feed end from the first end (this is the output end) Port 410 is processed by a subsequent receiving circuit.
  • the phase shifter 440 can be located on the first feed line 430a and operate in the same principle.
  • dual-band circular polarization can be realized with only one set of signal processing devices, which greatly simplifies the structure of the antenna and reduces the cost.
  • the communication antenna or antenna system of the above embodiment of the present invention can be incorporated in a communication device to transmit/receive signals for the communication device.
  • FIG. 5a is a graph showing a radiation voltage standing wave ratio of the communication antenna 100 according to an embodiment of the present invention, in which the horizontal axis is the frequency and the vertical axis is the voltage standing wave ratio (VSWR) real part.
  • the voltage standing wave ratio shown in Figure 5a shows that the communication antenna 100 (or one of the radiators 20 or 30) as described in Figure 1 can achieve linearly polarized dual-band radiation with the receipt of an excitation signal, Has a good voltage standing wave ratio in both frequency bands.
  • FIG. 5b is a graph showing a received voltage standing wave ratio of an antenna system in which the horizontal axis is the frequency and the vertical axis is the real part of the voltage standing wave ratio (VSWR), in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the voltage standing wave ratio shown in FIG. 5b shows the output of the communication antenna 100 (including the two antenna radiators) of the antenna system shown in FIG. 4 at the feed port 410 after the signals received by the power divider 420 are merged.
  • the signal has a good voltage standing wave ratio over the entire operating frequency band.
  • FIG. 6 shows a gain graph of an antenna system in which a horizontal axis is a pitch angle according to an embodiment of the present invention.
  • the vertical axis is the far-field gain, which achieves good gain over a ⁇ 50° pitch angle range.
  • FIG. 7 shows an axial ratio graph of an antenna system in which an abscissa is an azimuth angle according to an embodiment of the present invention.
  • the antenna system of the embodiment of the present invention can achieve an axial ratio of less than or equal to 5 within a range of ⁇ 50° azimuth, achieving good circular polarization performance.
  • the communication antenna of the present invention can achieve dual-band linear polarization for each of the radiation sheets by chamfering the radiation sheets. Furthermore, the first radiator and the second radiator can operate in the same dual frequency band. Further, the antenna system of the present invention can form a circularly or elliptically polarized radiation signal by shifting the input signal entering one of the radiators by 90°. Compared with the prior art, two sets of signal processing devices are required to realize dual-band circular polarization, or a set of signal processing devices are used to process two sets of signals in a multiplexed manner, the invention reduces the size, weight and antenna system of the antenna system. cost.
  • the communication antenna of the present invention can be widely used in various fields of measurement and communication because of its advantages of low profile, light weight, small size, easy conformalization and mass production. Circular polarization performance of an embodiment of the present invention Antenna systems are used in a wider range of applications and can be applied to mobile communications, satellite navigation and other fields.

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明涉及通信天线、天线系统及通讯设备。通信天线可包括第一辐射体，其中第一辐射体包括第一基板和设置在第一基板上的第一辐射片，第一辐射片具有第一馈电部和切角，且第一辐射片的辐射面为曲面；以及第二辐射体，其中第二辐射体包括第二基板和设置在第二基板上的第二辐射片，第二辐射片具有第二馈电部和切角，且第二辐射片的辐射面为曲面，其中第二辐射体的第二基板被层叠地放置在第一辐射体的第一辐射片之上。

Description

通信天线、 天线系统及通讯设备 技术领域
[0001] 本发明涉及一种天线， 尤其是涉及一种通信天线、 具有该通信天线的天线系统
、 以及使用该通信天线或天线系统的通讯设备。
背景技术
[0002] 天线是一种用来无线地发射和 /或接收电磁波的电子器件， 且广泛部署在广播 和电视、 无线电通信、 雷达和太空探索等系统中。 随着无线通信技术的飞速发 展， 天线技术所涉及的领域越来越广泛。 在许多特定应用中， 对于天线性能的 要求也越来越高， 因此存在不同种类的天线以满足各种应用的不同需求， 例如 微带天线、 环形天线、 喇叭天线、 平面天线等。 在现代通信中， 随着通信系统 集成度的提高， 要求所使用的天线具有高增益、 宽频带或多频段、 圆极化、 小 型化、 或宽覆盖等特点。
技术问题
[0003] 在现有技术中， 当需要采用多频段 （例如， 双频段） 天线或者多频段圆极化天 线吋， 通常是通过多端口、 多天线来分别实现不同的频段。 在这种情况下， 通 常还需要多套信号处理装置来处理不同的天线信号、 或者使用一套信号处理装 置吋分复用地处理多套信号。 因此， 现有技术中的多频段天线具有天线数量多 、 结构复杂、 尺寸较大、 极化和增益性能差等缺点。
问题的解决方案
技术解决方案
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种通信天线， 尤其是提供一种双频段通信 天线， 且进一步提供一种圆极化双频段天线系统以及使用此类通信天线或天线 系统的通讯设备。
[0005] 为解决上述技术问题， 本发明提供了一种通信天线， 包括： 第一辐射体， 其中 第一辐射体包括第一基板和设置在第一基板上的第一辐射片， 第一辐射片具有 第一馈电部和切角， 且第一辐射片的辐射面为曲面； 以及第二辐射体， 其中第 二辐射体包括第二基板和设置在第二基板上的第二辐射片， 第二辐射片具有第 二馈电部和切角， 且第二辐射片的辐射面为曲面， 其中第二辐射体的第二基板 被层叠地放置在第一辐射体的第一辐射片之上。
[0006] 优选地， 所述第一辐射片的辐射面为凸面， 所述第二辐射片的辐射面为凸面。
[0007] 优选地， 所述第一辐射片的辐射面为凹面， 所述第二辐射片的辐射面为凹面。
[0008] 优选地， 所述第一辐射体和所述第二辐射体分别实现双频段线极化。
[0009] 优选地， 所述第一辐射体和所述第二辐射体工作在相同的双频段。
[0010] 优选地， 所述第一辐射体与所述第二辐射体实现不同的线极化方向。
[0011] 优选地， 所述第一辐射片和所述第二辐射片各自为具有切角的矩形。
[0012] 优选地， 所述第一辐射片在第一对角线上具有两个切角， 且所述第二辐射片在 第二对角线上具有两个切角。
[0013] 优选地， 所述第一辐射片的所述第一对角线与所述第二辐射片的所述第二对角 线成一角度。
[0014] 优选地， 所述第一辐射片的所述第一对角线与所述第二辐射片的所述第二对角 线相互垂直。
[0015] 优选地， 所述第一辐射片和所述第二辐射片的几何中心彼此对准。
[0016] 优选地， 所述第一馈电部和第二馈电部是同轴馈电部。
[0017] 优选地， 所述第一馈电部设置在所述第一辐射片的第一对称轴上， 所述第二馈 电部设置在所述第二辐射片的第二对称轴上， 所述第一对称轴和所述第二对称 轴方向不同。
[0018] 优选地， 所述第一对称轴和所述第二对称轴正交。
[0019] 优选地， 所述第一辐射片的尺寸大于所述第二辐射片的尺寸。
[0020] 优选地， 所述第二基板的介电常数大于所述第一基板的介电常数。
[0021] 优选地， 所述第一辐射体和第二辐射体放置在腔体中， 其中所述腔体在所述通 信天线的辐射方向上幵口。
[0022] 优选地， 所述腔体为圆形或方形腔体。
[0023] 优选地， 所述第一辐射体和第二辐射体与所述腔体之间具有填充材料。
[0024] 优选地， 所述第一基板和第二基板各自为矩形。 [0025] 优选地， 所述第一基板和 /或第二基板由惨杂有导电微结构的电介质基材制成 [0026] 优选地， 所述第一辐射体和所述第二辐射体彼此电绝缘。
[0027] 优选地， 所述通信天线还包括： 频选天线罩， 所述频选天线罩设置于所述通信 天线的辐射方向上。
[0028] 在另一实施例中， 本发明提供了一种天线系统， 包括： 馈电端口； 功分器， 所 述功分器的第一端连接至所述馈电端口； 如上所述的通信天线， 其中所述功分 器的第二端经由第一馈电线路连接至所述第一馈电部， 且所述功分器的第三端 经由第二馈电线路连接至所述第二馈电部， 其中所述第一馈电线路上的信号与 所述第二馈电线路上的信号之间彼此有相移。
[0029] 优选地， 所述第一馈电线路或所述第二馈电线路上具有移相器。
[0030] 优选地， 所述移相器是 90°移相器。
[0031] 优选地， 所述第一馈电线路和所述第二馈电线路的长度相差 1/4波长。
[0032] 在进一步的实施例中， 本发明提供了一种通讯设备， 包括如上所述的通信天线 或如上所述的天线系统。
[0033] 本发明由于采用以上技术方案， 因此与现有技术相比具有如下显著优点： [0034] 本发明的通信天线采用层叠的第一辐射体和第二辐射体， 可以减小通信天线的 体积和尺寸。 通过使天线的每个辐射体具备曲面的辐射面， 有利于提高辐射效 率， 并进一步满足特殊应用环境的小型化和共形化设计需求。 例如， 在第一辐 射片和第二辐射片的辐射面为凸面的情况下， 第一辐射体和第二辐射体 （以及 可选的腔体底部） 可以为共形的凸起状结构， 使得该通信天线可以更加紧凑。 通过使天线的每个辐射体具备凹面的辐射面， 有利于提高辐射效率， 并进一步 满足特殊应用环境的小型化和共形化设计需求。 例如， 在第一辐射片和第二辐 射片的辐射面为凹面的情况下， 第一辐射体和第二辐射体 （以及可选的腔体底 部） 可以为共形的凹陷状结构， 使得该通信天线可以更加紧凑。
[0035] 本发明中的通信天线通过对辐射片切角可以使得每个辐射片实现双频段线极化 。 此外， 第一辐射体和第二辐射体可以工作在相同的双频段中。 通过设置第一 辐射片和第二辐射片的线极化方向， 可以采用一个通信天线来实现双线极化双 频段。
[0036] 进一步， 本发明的天线系统通过使进入其中一个辐射体的输入信号移相， 层叠 的第一辐射体和第二辐射体能够形成圆极化或椭圆极化辐射信号。 与现有技术 中需要两套信号处理装置来实现双频段圆极化、 或者使用一套信号处理装置吋 分复用地处理两套信号相比， 本发明减小了天线系统的体积、 重量和成本。 发明的有益效果
有益效果
[0037] 综上， 本发明的通信天线具有剖面低、 重量轻、 体积小、 易于共形和批量生产 等优点， 能够实现双频段线极化或者甚至进一步实现双频段圆极化， 可以广泛 应用于测量和通讯各个领域。
对附图的简要说明
附图说明
[0038] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明， 附图中：
[0039] 图 la示出根据本发明一实施例的通信天线的立体结构示意图；
[0040] 图 lb示出根据本发明另一实施例的通信天线的立体结构示意图；
[0041] 图 2示出根据本发明一实施例的通信天线的平面示意图；
[0042] 图 3a示出根据本发明一实施例的带有示例性腔体和天线罩的通信天线的分解示 意图；
[0043] 图 3a'示出根据本发明另一实施例的带有示例性腔体和天线罩的通信天线的分解 示意图；
[0044] 图 3b示出根据本发明实施例的示例性通信天线置于方形腔体中的平面示意图；
[0045] 图 3c示出根据本发明实施例的示例性通信天线置于圆形腔体中的平面示意图；
[0046] 图 4示出根据本发明实施例的天线系统的结构示意图；
[0047] 图 5a示出根据本发明实施例的通信天线的电压驻波比曲线图；
[0048] 图 5b示出根据本发明实施例的天线系统的电压驻波比曲线图；
[0049] 图 6示出根据本发明实施例的天线系统的增益曲线图；
[0050] 图 7示出根据本发明实施例的天线系统的轴比曲线图。 本发明的实施方式
[0051] 下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明， 在以下的描述中阐述了更 多的细节以便于充分理解本发明， 但是本发明显然能够以多种不同于此描述的 其它方式来实施， 本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际 应用情况作类似推广、 演绎， 因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保 护范围。
[0052] 图 la和图 lb示出根据本发明一实施例的通信天线 100的立体结构示意图。 图 2示 出根据本发明一实施例的通信天线 100的平面示意图。 参考图 la、 lb和图 2所示， 通信天线 100可包括层叠放置的第一辐射体 10和第二辐射体 20， 其中第一辐射体 10包括第一基板 11和设置在第一基板 11上的第一辐射片 12， 而第二辐射体 20包 括第二基板 21和设置在第二基板 21上的第二辐射片 22。 第二辐射体 20的第二基 板 21层叠地放置在第一辐射体 10的第一辐射片 12之上。 第一辐射片 12的辐射面 为曲面， 第二辐射片 22的辐射面为曲面， 这里的曲面可以是例如但不限于凸面 或凹面。
[0053] 第一辐射片 12和第二辐射片 22由导电材料 （例如金属） 制成。 第一辐射片 12和 第二辐射片 22可以分别是第一基板 11和第二基板 21上的贴片， 也可以分别是第 一基板 11和第二基板 21上经光刻工艺刻蚀的镀层。 每个辐射片和相应基板组成 的辐射体构成一个发送 /接收单元。
[0054] 在一个实施例中， 如图 la所示， 第一辐射片 12的辐射面 （图 la中的上表面） 为 凸面。 类似地， 第二辐射片 22的辐射面 （图 la中的上表面） 为凸面。 第一基板 11 可与第一辐射片 12共形地为凸起状， 而第二基板 21可与第二辐射片 22共形地为 凸起状。 在另一实施例中， 如图 lb所示， 第一辐射片 12的辐射面 （图 lb中的上 表面） 为凹面。 类似地， 第二辐射片 22的辐射面 （图 lb中的上表面） 为凹面。 第一基板 11可与第一辐射片 12共形地为凹陷状， 而第二基板 21可与第二辐射片 2 2共形地为凹陷状。 在其他实施例中， 第一基板 11、 第二基板 21也可各自为平板 结构或其他形状。
[0055] 图 la和 lb中示出了第一基板 11、 第一辐射片 12、 第二基板 21和第二辐射片 22各 自为矩形， 但是在其他替换实施例中也可以分别采用其他形状， 并且可以彼此 相同 /相似或不同。 例如， 第一辐射片 12和第二辐射片 22的形状可以相同。 优选 地， 第一辐射片 12的尺寸可以大于第二辐射片 22的尺寸， 例如使得第一辐射片 1 2的边缘不被第二辐射片 22 (或第二辐射体 20) 遮挡。 在一个实施例中， 第一辐 射片 12和第二辐射片 22的几何中心可以彼此对准。 第一基板 11和第二基板 21可 由电介质基材制成， 从而在第一辐射体 10和第二辐射体 20层叠放置吋， 第二基 板 21使得第一辐射体 10和第二辐射体 20彼此电绝缘。 同吋， 第一基板 11可将通 信天线 100与其他结构组件隔离幵。
[0056] 进一步， 第一基板 11和第二基板 21内可具有导电 （例如， 金属） 微结构。 基板 内的导电微结构具有一定几何图形的平面或立体结构， 且可以水平和 /或竖直地 放置在基材内， 也称为超材料微结构。 通过在基板内设置导电微结构， 可以改 变基板的介电常数， 从而适合提供具有不同介电常数的基板。 在一个实施例中 ， 第二基板 21的介电常数可大于第一基板 11的介电常数。
[0057] 如图 la、 lb、 2中所示， 第一辐射片 12和第二辐射片 22可各自具有切角， 即切 除辐射片的某个 /某些角或部分材料。 通过控制切角的几何形态 （切角的大小、 位置、 切除角度等） ， 第一辐射片 12和第二辐射片 22各自可实现双频段线极化 ， 且可以控制双频段的频段位置。 在一个实施例中， 第一辐射片 12和第二辐射 片 22为矩形辐射片， 其各自在切除一条对角线上的两个对角后呈六边形。 例如 ， 第一辐射片 12可在第一对角线 A上具有两个切角 15a和 15b， 而第二辐射片 22可 在第二对角线 B上具有两个切角 25a和 25b。 在一个实施例中， 第一辐射片 12的第 一对角线 A与第二辐射片 22的第二对角线 B成一角度。 优选地， 第一辐射片 12的 第一对角线 A与第二辐射片 22的第二对角线 B相互垂直。 可以理解， 在本发明的 其他实施例中， 第一辐射片 12和第二辐射片 22各自的两个切角可以不在对角线 上。 通过控制第一辐射片 12和第二辐射片 22的切角， 第一辐射体 10和第二辐射 体 20各自可以发射 /接收双频段线极化信号， 且第一辐射体 10和第二辐射体 20可 以工作在相同的双频段中。 由于第一对角线 A和第二对角线 B成一定角度， 第一 辐射体 10和第二辐射体 20的线极化信号在彼此有相移的情况下能够形成圆极化 或椭圆极化辐射信号。 尤其是当切角所在的对角线 A和 B垂直吋， 可以使两个线 极化处于相互垂直的状态， 即， 一个为水平极化， 一个为垂直极化， 从而在其 中一路线极化信号有 90度相移的情况下与另一路线极化信号形成良好的圆极化 辐射信号。
[0058] 切角可具有各种形态， 如大小、 位置、 切除角度 （即， 与辐射片边缘的夹角） 等。 优选地， 各个切角 15a、 15b、 25a和 25b的角度在 35度至 55度间选取。 更优选 地， 各个切角 15a、 15b、 25a和 25b的角度为 45度。 可以理解的是， 切角也可以是 其它角度。 优选地， 各个切角 15a、 15b、 25a和 25b的形状相同。
[0059] 图 la、 lb、 2还示出第一辐射片 12具有第一馈电部 16 (图 la、 lb中未示出， 图 2 中以虚圆圈示出， 表示位于下面的第一辐射片 12上） ， 第二辐射片 22具有第二 馈电部 26。 第一馈电部 16和第二馈电部 26可分别从馈源接收输入信号以通过第 一辐射片 12和第二辐射片 22辐射出去， 或者将由第一辐射片 12和第二辐射片 22 接收到的信号输出至处理单元。 在一个实施例中， 第一馈电部 16可位于第一辐 射片 12的水平对称轴上， 而第二馈电部 26可位于第二辐射片 22的垂直对称轴上 。 替换地， 第一馈电部 16可位于第一辐射片 12的垂直对称轴上， 而第二馈电部 2 6可位于第二辐射片 22的水平对称轴上。 其中， 第一馈电部 16和第二馈电部 26可 在其所处的对称轴上移动， 以调节相应辐射片的阻抗匹配。 优选地， 第一馈电 部 16是同轴馈电部。 类似地， 第二馈电部 26优选为同轴馈电部。 采用同轴馈电 的方式， 降低了馈电结构的干扰。
[0060] 如上所述的通信天线 100结构紧凑， 并且各个辐射片和基板可以具有共形结构 ， 减小了通信天线的尺寸， 提高了集成度。 另一方面， 通过在第一辐射片 12和 第二辐射片 22上设置切角， 每个辐射片可以实现双频段线极化， 并且可以按需 控制第一辐射片 12和第二辐射片 22的工作频段和线极化方向， 从而可以采用一 个通信天线 100来实现双线极化双频段。
[0061] 图 3a示出根据本发明一实施例的带有示例性腔体 300和可选天线罩 310的通信天 线的分解示意图。 如图 la所示的通信天线 100可以放置在腔体 300中， 其中腔体 30 0在通信天线 100的辐射方向上幵口。 腔体 300可以具有各种合适的形状， 例如方 形或圆形腔体。 图 3a'示出根据本发明另一实施例的带有示例性腔体 300和可选天 线罩 310的通信天线的分解示意图。 如图 lb所示的通信天线 100可以放置在腔体 3 00中， 其中腔体 300在通信天线 100的辐射方向上幵口。 腔体 300可以具有各种合 适的形状， 例如方形或圆形腔体。
[0062] 作为示例而非限制， 图 3b示出根据本发明一实施例的示例性通信天线 100置于 方形腔体 300b中的平面示意图， 图 3c示出根据本发明一实施例的示例性通信天线 100置于圆形腔体 300c中的平面示意图。
[0063] 图 3a和图 3a'中所示腔体 300的作用包括但不限于： 支承通信天线 100、 使通信天 线 100免受周围环境的影响和人为操作的影响等。 腔体 300的材料不作限制， 通 常为金属， 但亦可为适合实施需求的非金属材料。 在腔体 300为导电材质的情况 下， 微带天线 100优选不接触腔体 300的侧壁。 作为可选的方案， 可在腔体 300与 通信天线 100之间适当设置填充材料， 以更好地起到固定、 减震和 /或支承作用。 例如， 可在腔体 300内放置泡沫填充材料以填充通信天线 100与腔体 300之间的空 隙， 防止通信天线 100在使用吋气压不稳定。 在图 3a所示的实施例中， 通信天线 1 00的第一辐射体 10和第二辐射体 20与腔体 300底部可以为共形的凸起状结构， 使 得该通信天线可以更加紧凑。 在图 3b所示的实施例中， 通信天线 100的第一辐射 体 10和第二辐射体 20与腔体 300底部可以为共形的凹陷状结构， 使得该通信天线 可以更加紧凑。
[0064] 在一个可选实施例中， 可以在通信天线 100的辐射方向上设置天线罩 310。 天线 罩 310可以固定至通信天线 100的基板， 或者在具有腔体 300的情况下可以固定至 腔体 300从而盖住腔体 300的幵口。 天线罩 310可设置成为与通信天线 100和 /或腔 体 300共形 （例如， 凸起状或凹陷状） ， 以充分满足小型化的要求。 天线罩 310 也可具有其他形状， 例如平板状。 天线罩 310可以为通信天线 100提供防护作用 ， 且优选具有良好的透波性能， 从而不影响通信天线 100的信号辐射 /接收。
[0065] 在进一步的实施例中， 天线罩 310可以是频选天线罩 310， 频选天线罩 310具有 良好透波性能且可以产生预期的电磁响应， 从而控制电磁波的传播。
[0066] 图 4示出根据本发明实施例的天线系统的示意图。 图 4所示的天线系统包括前端 的馈电端口 410、 功分器 420、 第一馈电线路 430a和第二馈电线路 430b、 以及图 la 或图 lb所述的通信天线 100。 在一个实施例中， 功分器 420可以是一分二功分器 。 馈电端口 410、 功分器 420、 第一馈电线路 430a和第二馈电线路 430b构成天线系 统的馈电网络， 其中第一馈电线路 430a和第二馈电线路 430b分别连接至第一辐射 体 10的第一馈电部 16和第二辐射体 20的第二馈电部 26。 例如， 功分器 420的第一 端连接至馈电端口 410， 功分器 420的第二端经由第一馈电线路 430a连接至第一馈 电部 16， 且功分器 420的第三端经由第二馈电线路 430b连接至第二馈电部 26。 功 分器 420可以将来自馈电端口 410的激励信号拆分成多路 （例如， 两路） 激励信 号以输送至第一馈电线路 430a和第二馈电线路 430b， 或者将经由第一馈电线路 43 0a和第二馈电线路 430b来自多个天线辐射体的接收信号汇合成一路接收信号并输 送至馈电端口 410。 功分器 420可采用微带线功分方式的 3dB功分器， 以节省空间 和有效减轻系统的重量。 进一步地， 3dB功分器可以去掉其中的隔离电阻。
[0067] 在一个实施例中， 第一馈电线路 430a上的信号与第二馈电线路 430b上的信号之 间彼此有相移。 在一个实施例中， 如在图 4所描绘的天线系统中， 第一馈电线路 430a和第二馈电线路 430b中的至少一者可具有移相器 440 (例如， 90°移相器） ， 使得馈入第一辐射体 10和第二辐射体 20的激励信号彼此异相 90°， 从而能够实现 通信天线 100的圆极化工作模式。 在另一实施例 （未示出） 中， 第一馈电线路 43 0a和第二馈电线路 430b的长度可相差 1/4波长， 从而实现 90°移相。 如上所述， 通 信天线 100通过层叠的第一辐射体 10和第二辐射体 20可以实现双线极化双频段。 通过使进入其中一个辐射体的输入信号移相 90°， 第一辐射体 10的线极化双频段 信号与第二辐射体 20的有 90°移相的线极化双频段信号叠加能够形成圆极化或椭 圆极化辐射信号。 即， 本发明的天线系统最终能够实现单端口双频段圆极化。
[0068] 在进行发射工作吋， 一路激励信号从馈电端口 410进入功分器 420的第一端 （此 吋其为输入端） ， 经功分器 420分成两路信号， 其中一路信号经过第二端 （此吋 其为输出端） 及第一馈电线路 430a提供给通信天线 100中的第一辐射体 10的第一 馈电部 16， 另一路信号经过第三端 （此吋其为输出端） 及第二馈电线路 430b ( 及移相器 440) 提供给通信天线 100的第二辐射体 20的第二馈电部 26。 在进行接 收工作吋， 由第一辐射体 10和第二辐射体 20接收的两路接收信号分别从第一馈 电部 16和第二馈电部 26经第一馈电线路 430a和第二馈电线路 430b (及移相器 440 ) 传输到功分器 420的第二端 （此吋其为输入端） 和第三端 （此吋其为输入端） ， 经功分器 420组合成一个信号， 再从第一端 （此吋其为输出端） 输出给馈电端 口 410， 由后续的接收电路处理。 本领域技术人员可以理解， 移相器 440可以位 于第一馈电线路 430a上， 工作原理相同。
[0069] 因而， 可以仅用一套信号处理装置来实现双频段圆极化， 大大简化了天线的结 构， 降低了成本。 本发明上述实施例的通信天线或天线系统可结合于通讯设备 中， 从而为通讯设备发送 /接收信号。
[0070] 图 5a示出根据本发明实施例的通信天线 100的辐射电压驻波比曲线图， 其中横 轴为频率， 纵轴为电压驻波比 （VSWR) 实部。 图 5a所示的电压驻波比示出了如 图 1所述的通信天线 100 (或其中一个辐射体 20或 30) 在接收到一路激励信号的 情况下可以实现线极化双频段辐射， 其在两个频段中具有良好的电压驻波比。
[0071] 图 5b示出了根据本发明一实施例的天线系统的接收电压驻波比曲线图， 其中横 轴为频率， 纵轴为电压驻波比 （VSWR) 实部。 图 5b所示的电压驻波比示出了如 图 4所示的天线系统的通信天线 100 (包括两个天线辐射体） 接收到的信号经功 分器 420汇合之后在馈电端口 410输出的信号， 其在整个工作频段上具有良好的 电压驻波比。
[0072] 图 6示出了根据本发明一实施例的天线系统的增益曲线图， 其中横轴为俯仰角
(度） ， 纵轴为远场增益， 其在 ±50°俯仰角范围内实现了良好的增益。
[0073] 图 7示出了根据本发明一实施例的天线系统的轴比曲线图， 其中横轴为方位角
(度） ， 纵轴为远场轴比。 可以看出本发明实施例的天线系统可以在 ±50°方位 角范围内， 实现轴比小于等于 5， 达成了良好的圆极化性能。
[0074] 结合图 5至图 7的性能曲线， 可知本发明中的通信天线通过对辐射片切角可以使 得每个辐射片实现双频段线极化。 此外， 第一辐射体和第二辐射体可以工作在 相同的双频段中。 进一步， 本发明的天线系统通过使进入其中一个辐射体的输 入信号移相 90°， 层叠的第一辐射体和第二辐射体能够形成圆极化或椭圆极化辐 射信号。 与现有技术中需要两套信号处理装置来实现双频段圆极化、 或者使用 一套信号处理装置吋分复用地处理两套信号相比， 本发明减小了天线系统的体 积、 重量和成本。
[0075] 本发明的通信天线由于具有剖面低、 重量轻、 体积小、 易于共形和批量生产优 点， 可以广泛应用于测量和通讯各个领域。 本发明实施例的实现圆极化性能的 天线系统应用范围更加广泛， 可以应用于移动通信、 卫星导航等领域。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述， 但是本技术领域中的普通技术人 员应当认识到， 以上的实施例仅是用来说明本发明， 在没有脱离本发明精神的 情况下还可作出各种等效的变化或替换， 因此， 只要在本发明的实质精神范围 内对上述实施例的变化、 变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims

权利要求书
一种通信天线， 包括：
第一辐射体， 其中第一辐射体包括第一基板和设置在第一基板上的第 一辐射片， 第一辐射片具有第一馈电部和切角， 且第一辐射片的辐射 面为曲面； 以及
第二辐射体， 其中第二辐射体包括第二基板和设置在第二基板上的第 二辐射片， 第二辐射片具有第二馈电部和切角， 且第二辐射片的辐射 面为曲面，
其中第二辐射体的第二基板被层叠地放置在第一辐射体的第一辐射片 之上。
如权利要求 1所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一辐射片的辐射 面为凸面， 所述第二辐射片的辐射面为凸面。
如权利要求 1所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一辐射片的辐射 面为凹面， 所述第二辐射片的辐射面为凹面。
如权利要求 1~3任一项所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一辐射 体和所述第二辐射体分别实现双频段线极化。
如权利要求 4所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一辐射体和所述 第二辐射体工作在相同的双频段。
如权利要求 4所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一辐射体与所述 第二辐射体实现不同的线极化方向。
如权利要求 1所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一辐射片和所述 第二辐射片各自为具有切角的矩形。
如权利要求 7所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一辐射片在第一 对角线上具有两个切角， 且所述第二辐射片在第二对角线上具有两个 切角。
如权利要求 8所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一辐射片的所述 第一对角线与所述第二辐射片的所述第二对角线成一角度。
如权利要求 9所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一辐射片的所述 第一对角线与所述第二辐射片的所述第二对角线相互垂直。
[权利要求 11] 如权利要求 1所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一辐射片和所述 第二辐射片的几何中心彼此对准。
[权利要求 12] 如权利要求 1所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一馈电部和第二 馈电部是同轴馈电部。
[权利要求 13] 如权利要求 1所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一馈电部设置在 所述第一辐射片的第一对称轴上， 所述第二馈电部设置在所述第二辐 射片的第二对称轴上， 所述第一对称轴和所述第二对称轴方向不同。
[权利要求 14] 如权利要求 13所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一对称轴和所述 第二对称轴正交。
[权利要求 15] 如权利要求 1所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一辐射片的尺寸 大于所述第二辐射片的尺寸。
[权利要求 16] 如权利要求 15所述的通信天线， 其特征在于， 所述第二基板的介电常 数大于所述第一基板的介电常数。
[权利要求 17] 如权利要求 1所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一辐射体和第二 辐射体放置在腔体中， 其中所述腔体在所述通信天线的辐射方向上幵
Π。
[权利要求 18] 如权利要求 17所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一辐射体和第二 辐射体与所述腔体之间具有填充材料。
[权利要求 19] 如权利要求 1所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一基板和第二基 板各自为矩形。
[权利要求 20] 如权利要求 1所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一基板和 /或第二 基板由惨杂有导电微结构的电介质基材制成。
[权利要求 21] 如权利要求 1所述的通信天线， 其特征在于， 所述第一辐射体和所述 第二辐射体彼此电绝缘。
[权利要求 22] 如权利要求 1所述的通信天线， 其特征在于， 还包括：
频选天线罩， 所述频选天线罩设置于所述通信天线的辐射方向上。
[权利要求 23] —种天线系统， 包括： 馈电端口；
功分器， 所述功分器的第一端连接至所述馈电端口；
如权利要求 1至 20中任一项所述的通信天线， 其中所述功分器的第二 端经由第一馈电线路连接至所述第一馈电部， 且所述功分器的第三端 经由第二馈电线路连接至所述第二馈电部， 其中所述第一馈电线路上 的信号与所述第二馈电线路上的信号之间彼此有相移。
[权利要求 24] 如权利要求 23所述的天线系统， 其特征在于， 所述第一馈电线路或所 述第二馈电线路上具有移相器。
[权利要求 25] 如权利要求 24所述的天线系统， 其特征在于， 所述移相器是 90°移相 器。
[权利要求 26] 如权利要求 23所述的天线系统， 其特征在于， 所述第一馈电线路和所 述第二馈电线路的长度相差 1/4波长。
[权利要求 27] —种通讯设备， 包括如权利要求 1至 22中任一项所述的通信天线或如 权利要求 23至 26中任一项所述的天线系统。
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