本發(fā)明屬于無線通信領域，更具體地，涉及一種交叉偶極子寬帶天線。

背景技術：

1、交叉偶極子天線相較于其他類型天線在現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中非常受歡迎，并且是寬帶天線設計的重要選擇之一。原因如下：(1)交叉偶極子天線設計可以提供較寬的工作帶寬，這對于需要覆蓋多個頻段的無線通信系統(tǒng)非常重要。(2)交叉偶極子天線設計有助于實現(xiàn)天線的小型化，節(jié)省空間和重量，同時降低成本。(3)交叉偶極子天線可以通過設計實現(xiàn)雙極化，進一步提高通信系統(tǒng)的信噪比和抗干擾特性。(4)交叉偶極子天線結構簡單，易于實現(xiàn)和集成到系統(tǒng)中。同時，饋電方式方便，有助于簡化天線的安裝和維護。(5)交叉偶極子天線可以實現(xiàn)定向輻射，這對于需要特定方向傳輸信號的應用非常有用。(6)交叉偶極子天線可以通過加載特定的結構實現(xiàn)濾波功能，改善阻抗帶寬和軸比帶寬。然而，由于交叉偶極子天線由多個偶極子組成，因此它們之間可能會存在電磁耦合。這種耦合可能會導致天線之間的干擾和性能下降。除此之外，為了實現(xiàn)較好的性能，交叉偶極子天線可能需要采用復雜的結構設計和精細的加工工藝。例如，對于一些雙極化或多極化的交叉偶極子天線，需要精確控制各個偶極子的尺寸、形狀、位置和方向等參數(shù)，這對加工和制造的精度要求較高，增加了生產成本和生產難度。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種交叉偶極子寬帶天線，由此解決現(xiàn)有的交叉偶極子天線由于電磁耦合導致天線之間存在干擾以及結構設計復雜的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種交叉偶極子寬帶天線，包括：基板、巴倫結構、交叉偶極子貼片、金屬反射板及兩根同軸電纜；

3、所述交叉偶極子貼片包括第一、第二偶極子貼片單元，且所述第一、第二偶極子貼片單元均包括兩個金屬片，所述第一、第二偶極子貼片單元的兩個金屬片分別通過第一、第二金屬條相互連接，所述第一、第二偶極子貼片單元交叉放置在所述基板上，且所述第一、第二金屬條相互垂直，以使所述第一、第二偶極子貼片單元在所述基板上呈旋轉對稱分布；其中，所述金屬片的形狀為由兩直線段和一弧線段組成的四分之三圓的扇形與正方形拼接而成，且所述正方形的兩相鄰邊與所述兩直線段完全重合，所述金屬片的扇形區(qū)域具有三個圓形鏤空口，分別位于將扇形區(qū)域三等分后的各子區(qū)域內，以各子區(qū)域的均分線的中點為圓心、以四分之三圓的半徑為直徑；

4、所述巴倫結構包括底板及兩根導電柱；其中，所述底板置于所述金屬反射板上方，所述兩根導電柱的一端分別與所述底板的一側連接，另一端分別與所述第一、第二偶極子貼片單元；

5、所述兩根同軸電纜的一端分別與所述底板連接，另一端分別與所述第一、第二偶極子貼片單元連接。

6、按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種無人機系統(tǒng)，包括無人機及如第一方面所述的交叉偶極子寬帶天線。

7、總體而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，能夠取得下列有益效果：

8、本發(fā)明提供的交叉偶極子寬帶天線，具有雙極化特性，能夠同時支持兩個相互垂直的極化方向，雙極化天線的高隔離度和優(yōu)化的設計減少了信號衰減和損失，確保了通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；并且，本發(fā)明設計的交叉偶極子天線具有巴倫結構，其能夠有效地把從交叉偶極子貼片流過電纜屏蔽層外皮的高頻電流截斷，確保信號的正確傳輸和良好的天線性能；此外，巴倫結構能夠實現(xiàn)不同阻抗之間的轉換，使得天線與傳輸線之間的阻抗達到匹配，從而確保最大功率傳輸；此外，本發(fā)明的貼片采用一種新型分形結構，即四等分圓分形結構，有利于提高天線性能，實現(xiàn)輕量化的同時維持寬頻帶特性、提高頻帶寬度、優(yōu)化輻射效率。由于分形的自相似性，分形天線在不同的尺度下保持電性能的相似性，從而實現(xiàn)多頻帶工作特性；分形結構使得天線尺寸得以縮減，通過引入分形結構，可以有效地增加天線的電長度，而無需物理上增加天線的實際尺寸。這意味著在保持天線性能不變的情況下，可以顯著減小天線的物理尺寸；分形天線的設計允許更有效的能量耦合和輻射，有助于提高天線的整體性能和效率。

9、將本發(fā)明提供的交叉偶極子寬帶天線應用于無人機工作場景為例進行仿真，仿真結果顯示，本發(fā)明提供的交叉偶極子天線在-15db阻抗帶寬覆蓋了1.81ghz～2.81ghz的頻段，在1.50ghz～2.81ghz頻段范圍內的端口隔離度均大于25db，天線3d方向圖顯示增益最大值為7.98db且具有良好的輻射特性。

技術特征：

1.一種交叉偶極子寬帶天線，其特征在于，包括：基板、巴倫結構、交叉偶極子貼片、金屬反射板及兩根同軸電纜；

2.如權利要求1所述的交叉偶極子寬帶天線，其特征在于，所述兩根導電柱的一端分別與所述底板一側的連接部分均為圓角。

3.如權利要求1所述的交叉偶極子寬帶天線，其特征在于，所述兩根同軸電纜均包括內導體和外導體，分別與所述第一、第二偶極子貼片單元的兩個金屬片一一對應連接。

4.如權利要求1所述的交叉偶極子寬帶天線，其特征在于，所述兩根導電柱的長度均為四分之一傳輸線的長度。

5.如權利要求1所述的交叉偶極子寬帶天線，其特征在于，所述金屬反射板的四周均設置垂直金屬板。

6.如權利要求1所述的交叉偶極子寬帶天線，其特征在于，所述基板采用glass_ptfereinf材料。

7.一種無人機系統(tǒng)，其特征在于，包括無人機及如權利要求1-6任一項所述的交叉偶極子寬帶天線。

技術總結
本發(fā)明公開了一種交叉偶極子寬帶天線，屬于無線通信領域，該天線具有雙極化特性，能夠同時支持兩個相互垂直的極化方向，雙極化天線的高隔離度和優(yōu)化的設計減少了信號衰減和損失，確保了通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；并且，該天線具有巴倫結構，其能夠有效地把從交叉偶極子貼片流過電纜屏蔽層外皮的高頻電流截斷，確保信號的正確傳輸和良好的天線性能；巴倫結構能夠實現(xiàn)不同阻抗之間的轉換，使得天線與傳輸線之間的阻抗達到匹配，從而確保最大功率傳輸；此外，該天線的貼片采用一種新型分形結構，即四等分圓分形結構，有利于提高天線性能，實現(xiàn)輕量化的同時維持寬頻帶特性、提高頻帶寬度、優(yōu)化輻射效率。

技術研發(fā)人員：鐘祎,鄭藝,付庸杰
受保護的技術使用者：華中科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2