1.本发明涉及微波通信领域，种圆尤其涉及一种圆极化去耦贴片天线。极化
背景技术：
2.圆极化天线是去耦相对于线极化天线而言不同极化方式的一种天线，其极化方向围绕传播方向左向转动或右向转动，贴片天线因此圆极化天线具有抑制多径干扰，种圆减少极化失配，极化克服法拉第效应等优点，去耦被广泛应用在卫星通信、贴片天线定位导航、种圆射频识别等领域。极化将多个圆极化天线组成多天线阵列，去耦可以增加增益延伸传播距离，贴片天线也可以实现波束扫描增加增益及覆盖范围。种圆然而，极化阵列中的去耦圆极化天线单元之间存在较强互耦时，容易引起天线阵列的方向图变形、匹配恶化以及信道相互干扰等问题。因此，有必要提出圆极化去互耦天线，其中以贴片天线形式实现的圆极化去互耦天线结构简单、易集成、易加工，具有重要的应用价值。
3.现有的圆极化贴片天线解耦技术分别针对单层贴片天线及双层贴片天线，前者带宽窄实现难度低，后者带宽宽实现难度高。圆极化单层贴片天线的解耦方法主要有三种：第一种方法是采用巴伦馈电方形贴片，并加载杠铃型全包围缺陷地结构，从而扰动地电流降低互耦，但是该方法无法保持金属地的完整性，导致背向泄露较大，同时馈电网络所在基板不能覆盖缺陷地结构，导致整体可集成性较差；第二种方法是围绕两个贴片加载中间短路的
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w”型条带结构，可以避免缺陷地问题，但是需要在天线单元之外增加额外的结构；第三种方法是通过调节贴片长宽比，同时实现圆极化天线间的去互耦及轴比，此方法无需在天线单元之外添加额外结构，从而实现圆极化天线的自解耦。圆极化双层贴片天线的解耦方法是两个单元间垂直放置一个超材料隔离器吸收天线单元间的空间波，从而提高单元间隔离性能，但该方法剖面较高，结构复杂，可集成度低。
技术实现要素：
4.发明目的：针对上述现有技术，提出一种圆极化去耦贴片天线，实现对激励天线的圆极化及双天线间去互耦的同时控制。
5.技术方案：一种圆极化去耦贴片天线，所述天线的一个单元包括顶层金属结构、第一层介质基板、中间层金属结构、第二层介质基板、金属大地及金属探针；顶层金属结构包括两个上下两边分别存在第一矩形凹槽的第一矩形金属贴片，作为天线单元的寄生贴片，其中第一矩形凹槽长度为0.05λ
0-0.07λ0，λ0为中心频率对应的自由空间波长；中间层金属结构包含两个第二矩形金属贴片，在其左右两侧中心处存在枝节，上下两侧中心处存在第二矩形凹槽，所述枝节的长度在0.02λ
0-0.04λ0之间，第二矩形凹槽的宽度在0.03λ
0-0.05λ0之间；第一矩形金属贴片和第二矩形金属贴片的中心点两两对齐；两根金属探针的内导体分别连接于第二矩形金属贴片，连接点位于第二矩形金属贴片的对角线上，两根金属探针的外导体分别连接金属大地。
6.进一步的，馈电点在第二矩形金属贴片的对角线上，能够同时激励该层贴片谐振器的一对正交模，同时第二矩形金属贴片耦合第一矩形金属贴片，激励出第一矩形金属贴
片的一对正交模；在第二矩形金属贴片的凹槽与枝节及第一矩形金属贴片的凹槽扰动调节作用下，两对正交模式之间形成90度相位差，从而构成圆极化天线；并且，耦合单元内呈现不随时间旋转的斜对角零场区，连接于该零场区的金属探针无法耦合得到信号，形成了互耦零点。
7.进一步的，通过调整金属探针在第二矩形金属贴片对角线上的位置来调节天线匹配。
8.有益效果：本发明将矩形凹槽与枝节融入探针斜角馈电叠层贴片，利用矩形凹槽与枝节对叠层贴片两对正交模的扰动作用形成圆极化相位条件，以及对两个叠层贴片天线间耦合路径的调节作用形成耦合单元馈点处的零场区，实现对激励天线的圆极化及双天线间去互耦的同时控制，形成圆极化去耦贴片天线，其特点是能够兼顾宽带、低剖面、结构简单、易集成及低背向泄露。
9.具体的，中间层矩形金属贴片的左右两侧中心处存在一对枝节，上下两侧中心处存在一对矩形凹槽，枝节和矩形凹槽能够扰动中间层贴片谐振器一对正交模的相位差，并能影响该对正交模向耦合单元的感应耦合。
10.顶层矩形金属贴片的中心与中间层的矩形金属贴片的中心上下对应，并且顶层矩形金属贴片的上下两侧中心处存在一对矩形凹槽，该凹槽能够扰动顶层贴片谐振器一对正交模的相位差，并能影响顶层贴片向耦合单元的感应耦合。
11.探针馈电点位于中间层矩形金属贴片的对角线上，用于激励上下层贴片的两对正交模，并且在对角线上移动能够调节天线匹配，耦合单元的零场区位于中间层贴片的对角线上，能够覆盖探针馈电点，并且位置不随时间变化，使得耦合单元的探针无法耦合得到信号，形成了互耦零点。
附图说明
12.图1为 1
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2圆极化去耦贴片天线的剖面结构示意图；图2为 1
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2圆极化去耦贴片天线的俯视结构示意图；图3为 1
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2圆极化去耦贴片天线的中间层结构示意图；图4为 1
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2圆极化去耦贴片天线的与传统1
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2叠层贴片天线的仿真s参数对比，其中（a）对应传统1
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2叠层贴片天线，（b）对应本发明1
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2圆极化去耦贴片天线；图5为本发明1
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2圆极化去耦贴片天线的轴比图。
实施方式
13.下面结合附图对本发明做更进一步的解释。λ0一种圆极化去耦贴片天线，其1
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2天线结构如图1至图3所示，主要由顶层金属结构1、第一层介质基板2、中间层金属结构3、第二层介质基板4、金属大地5及金属探针6组成。顶层金属结构1包括两个上下两边存在矩形凹槽102的顶层矩形金属贴片101，作为天线单元的寄生贴片，其中矩形凹槽102长度为0.05λ
0-0.07λ0，λ0为中心频率对应的自由空间波长。中间层金属结构3包含两个矩形金属贴片301，在其左右两侧中心处存在枝节302，上下两侧中心处存在矩形凹槽303，枝节的长度在0.02λ
0-0.04λ0之间，矩形凹槽的宽度在0.03λ
0-0.05λ0之间。顶层和中间层矩形金属贴片101，301的中心点对齐。金属探针6的内导体连
接于中间层矩形金属贴片301，连接点位于矩形金属贴片的对角线上，外导体连接金属大地5。
14.对于该圆极化去耦贴片天线，信号从天线第一单元的金属探针6馈入，激励中间层矩形金属贴片301及顶层矩形金属贴片101，在两层贴片及贴片边沿的凹槽及枝节的作用下，将信号以圆极化方式辐射至天线法向方向，只有极少部分信号耦合至第二单元，并从第二单元的金属探针6输出。当信号从天线的第二单元的金属探针6馈入时，过程与上述相似，信号流经方向相反。
15.在此过程中，馈电点在中间层贴片的对角线上，能够同时激励该层贴片谐振器的一对正交模，tm
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模和tm
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模，同时中间层贴片耦合顶层贴片，激励出顶层贴片的一对正交模，模式名称亦是tm
01
模和tm
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模；此时，在中间层矩形凹槽与枝节及顶层矩形凹槽的扰动调节作用下，两对正交模式之间可以形成90度相位差，从而构成圆极化天线。
16.此外，当一个天线单元被激励后，小部分信号通过两个单元间的贴片耦合感应、地电流及直接耦合等途径传递到另外一个天线单元上，此时，中间层矩形凹槽与枝节及顶层矩形凹槽对于四个正交模的感应耦合分别产生调节作用，即中间层矩形凹槽与枝节主要调节中间层贴片谐振器的一对正交模向另一个贴片天线的感应耦合，而顶层矩形凹槽主要调节顶层贴片谐振器的一对正交模向另一个贴片天线的感应耦合。最终，在中间层矩形凹槽与枝节及顶层矩形凹槽的作用下，激励单元能够维持随时间周期旋转的圆极化场分布，而耦合单元中间层贴片谐振器内呈现斜对角零场区，并且该零场区不随时间旋转，因此连接于该零场区的探针无法耦合得到信号，形成了互耦零点，能够有效改善两个单元间的互耦。
17.从上述工作过程可见，中间层矩形凹槽与枝节及顶层矩形凹槽能够同时调节1
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2圆极化去耦叠层贴片天线的圆极化及互耦，因此可以在不加入其它寄生结构的条件下实现圆极化叠层贴片天线的去互耦，具有自去耦特性。同时，由于更多模式参与工作，能够获得较宽的带宽。在结构上，该天线结构简单、易集成，并且因为采用探针馈电不存在背向泄露问题。
18.本实施例采用的介质基板为ro4003c，两个天线单元中心间距为0.3λ0。图4展示了相同中心间距下传统1
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2叠层贴片天线和本发明1
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2圆极化去耦贴片天线的s参数仿真结果。从图4可以看出，传统1
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2叠层贴片天线的互耦水平在-6 db，而本发明的1
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2圆极化去耦贴片天线在匹配频带内的互耦水平在-17db，可见整体去互耦效果得到显著改善。本实施例的-10db阻抗匹配频带从3.26 ghz到3.52ghz，相对带宽为7.9%。图5为本发明1
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2叠层圆极化去耦贴片天线实施例的仿真轴比，可见本发明不仅实现了叠层贴片的去互耦，而且实现了圆极化，3db轴比频带范围从3.29 ghz到3.48 ghz，相对带宽为5.6%。
19.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。