本发明涉及圆极化天线的，尤其是指一种宽带圆极化天线。
背景技术：
1、天线作为无线通信系统的终端，主要将导线中的电流转换成空间辐射的电磁波或者将空间辐射的电磁波转换成导线中的电流，是无线通信系统中不可或缺的一部分，因此对通信系统性能的优劣起着至关重要的作用。另一方面，随着现代无线通信系统的快速发展，对天线带宽的要求越来越高。圆极化天线不仅具有抗多径干扰和消除极化失配等优势，而且对天线接收和发射的方向没有很严格的要求，从而可以提高接收和发射天线之间的灵活性。由于这些良好的特性，圆极化天线目前已广泛应用于各种无线通信系统中。宽带圆极化天线可以同时覆盖无线通信系统的多个工作频段，能够减少系统中天线的数目，从而使得整个系统的结构比较简单和紧凑。
2、传统圆极化天线主要为交叉偶极子圆极化天线，交叉偶极子圆极化天线的主辐射单元两个线形偶极子分别位于介质基板上、下表面且每个偶极子由两个相同尺寸的线形偶极子臂组成。同时，在同一表面的偶极子臂是通过四分之一相位延迟线连接。其中四分之一相位延迟线的长度是天线中心频率对应波导波长的四分之一，主要是使得两个偶极子之间实现90°相位差，从而产生圆极化辐射。交叉偶极子天线具有良好的宽带圆极化特性，但是传统设计面临剖面高、带宽不够宽等问题。
3、针对传统交叉偶极子天线圆极化带宽不够宽的问题，前人提出了两种主要的技术来增加天线的带宽。第一种技术是在交叉偶极子周围增加寄生单元来产生额外的轴比通带从而提高天线的圆极化带宽；在传统交叉偶极子天线的辐射单元所在介质基板上额外增加四个寄生的方形开口环、不对称的环形结构以及多个圆形偶极子来提高交叉偶极子天线的圆极化带宽；如在公布号为cn113964494a的一种具有滤波特性的宽带圆极化天线专利，该专利是交叉偶极子圆极化天线标准模型，通过添加寄生单元拓宽带宽，有一定宽度的绝对带宽。第二种方法是利用宽的平面偶极子来代替线形偶极子，在文献中利用矩形偶极子单元来提高交叉偶极子天线可用的圆极化带宽，如在公布号为cn109286071a的：小型化双频射频识别圆极化天线专利，该专利是微带天线，有着很小的阻抗带宽和轴比带宽。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种宽带圆极化天线，通过改变偶极子臂成u型来增强电流，同时与传统四个偶极子臂依次相差90°相位差不同，本发明四个偶极子臂的相位分别为0°、0°、90°和270°，为实现天线圆极化提供一种新思路。
2、本发明的目的通过下述技术方案实现：一种宽带圆极化天线，包括内导体、外导体、反射金属板以及通过支撑件平行设在反射金属板上方的介质基板，所述介质基板远离反射金属板的表面为介质基板第一表面，所述介质基板朝向反射金属板的表面为介质基板第二表面；所述介质基板第一表面上设有第一u型偶极子臂和第二u型偶极子臂，所述第一u型偶极子臂和第二u型偶极子臂呈中心对称布置，且两者通过第一相位延长线连接；所述介质基板第二表面上设有第三u型偶极子臂和第四u型偶极子臂，所述第三u型偶极子臂和第四u型偶极子臂呈中心对称布置，且所述第三u型偶极子臂依次通过第二相位延长线、圆环、第三相位延长线及第四相位延长线与第四u型偶极子臂连接；所述内导体依次穿过反射金属板及介质基板后与设置在介质基板第一表面上的第一u型偶极子臂连接，所述外导体穿过反射金属板后与设置在介质基板第二表面上的圆环连接。
3、进一步，所述内导体位于外导体的内部，所述内导体、外导体、反射金属板以及介质基板均位于同一轴线。
4、进一步，所述介质基板和反射金属板均呈正方形状，所述介质基板的边长为80mm，所述介质基板的厚度为0.8mm，所述反射金属板的边长为100mm，所述反射金属板的厚度为0.8mm，所述介质基板与反射金属板之间的距离为24mm。
5、进一步，所述介质基板的介电常数为4.4，所述介质基板的损耗角为0.02。
6、进一步，所述支撑件为尼龙柱，所述介质基板通过由四根尼龙柱平行设在反射金属板上方。
7、进一步，所述第一u型偶极子臂、第二u型偶极子臂、第三u型偶极子臂以及第四u型偶极子臂均由三块矩形偶极子臂组成；其中所述第一u型偶极子臂的垂直方向的两块矩形偶极子臂长宽分别为30mm×2.5mm和30mm×4.5mm，所述第一u型偶极子臂的水平方向的矩形偶极子臂长宽为6mm×1mm；所述第二u型偶极子臂的垂直方向的两块矩形偶极子臂长宽分别为30mm×2.5mm和30mm×4.5mm，所述第二u型偶极子臂的水平方向的矩形偶极子臂长宽为6mm×1mm；所述第三u型偶极子臂的垂直方向的两块矩形偶极子臂长宽为27mm×4.5mm，所述第三u型偶极子臂的水平方向的矩形偶极子臂长宽为7mm×4mm；所述第四u型偶极子臂的垂直方向的两块矩形偶极子臂长宽为27mm×4.5mm，所述第四u型偶极子臂的水平方向的矩形偶极子臂长宽为7mm×4mm。
8、进一步，所述第一相位延长线的内半径为4.5mm，所述第一相位延长线的外半径为4.9mm；所述第二相位延长线的内半径为6.3mm，所述第二相位延长线的外半径为6.7mm；所述第三相位延长线的内半径为6.3mm，所述第三相位延长线的外半径为6.7mm；所述第四相位延长线的内半径为4.6mm，所述第四相位延长线的外半径为5mm。
9、进一步，所述第一u型偶极子臂、第二u型偶极子臂、第三u型偶极子臂以及第四u型偶极子臂构成相位分别为0°、90°、270°和0°的馈电方式，内导体连接第一u型偶极子臂，第一u型偶极子臂的相位为0°，当第一u型偶极子臂通过用于延长相位90°的第一相位延长线连接到第二u型偶极子臂，使得第二u型偶极子臂的相位为90°；外导体连接圆环，圆环的相位为180°，圆环通过用于延长相位90°的第二相位延长线连接第三u型偶极子臂，使得第三u型偶极子臂的相位为270°，同时圆环通过用于延长相位90°的第三相位延长线和用于延长相位90°的第四相位延长线连接第四u型偶极子臂，使得第四u型偶极子臂的相位为360°，即相当于使第四u型偶极子臂的相位为0°；
10、对第一u型偶极子臂和第二u型偶极子臂，在一个预设周期内的电流分布为：当相位为0°时，电流方向为朝向第一u型偶极子臂方向；当相位为90°时，朝向第一u型偶极子臂方向的电流和朝向第二u型偶极子臂方向的电流抵消；当相位为180°时，电流方向为朝向第二u型偶极子臂方向；当相位为270°时，朝向第一u型偶极子臂方向的电流和朝向第二u型偶极子臂方向的电流抵消；
11、对第三u型偶极子臂和第四u型偶极子臂，在一个预设周期内的电流分布为：当相位为0°时，朝向第三u型偶极子臂方向的电流和朝向第四u型偶极子臂方向的电流抵消；当相位为90°时，电流方向为朝向第四u型偶极子臂方向；当相位为180°时，朝向第三u型偶极子臂方向的电流和朝向第四u型偶极子臂方向的电流抵消；当相位为270°时，电流方向为朝向第三u型偶极子臂方向，使天线整体实现圆极化。
12、本发明与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：
13、1、本发明中u型偶极子臂实现提高轴比带宽的作用，在低频段时增加同一方向的电流，提高圆极化稳定性；在高频段时，更长的偶极子臂能够提供更多不同方向电流的分布，使各电流之间的叠加形成圆极化；
14、2、本发明的四个u型偶极子臂与传统交叉偶极子圆极化天线实现依次相差90°馈电的方式不同，而是实现一种相位分别为0°、0°、90°和270°的新型馈电方式。
1.一种宽带圆极化天线，其特征在于：包括内导体(3)、外导体(4)、反射金属板(2)以及通过支撑件平行设在反射金属板(2)上方的介质基板(1)，所述介质基板(1)远离反射金属板(2)的表面为介质基板(1)第一表面，所述介质基板(1)朝向反射金属板(2)的表面为介质基板(1)第二表面；所述介质基板(1)第一表面上设有第一u型偶极子臂和第二u型偶极子臂，所述第一u型偶极子臂和第二u型偶极子臂呈中心对称布置，且两者通过第一相位延长线(10)连接；所述介质基板(1)第二表面上设有第三u型偶极子臂和第四u型偶极子臂，所述第三u型偶极子臂和第四u型偶极子臂呈中心对称布置，且所述第三u型偶极子臂依次通过第二相位延长线(11)、圆环(14)、第三相位延长线(12)及第四相位延长线(13)与第四u型偶极子臂连接；所述内导体(3)依次穿过反射金属板(2)及介质基板(1)后与设置在介质基板(1)第一表面上的第一u型偶极子臂连接，所述外导体(4)穿过反射金属板(2)后与设置在介质基板(1)第二表面上的圆环(14)连接。
2.根据权利要求1所述的一种宽带圆极化天线，其特征在于：所述内导体(3)位于外导体(4)的内部，所述内导体(3)、外导体(4)、反射金属板(2)以及介质基板(1)均位于同一轴线。
3.根据权利要求1所述的一种宽带圆极化天线，其特征在于：所述介质基板(1)和反射金属板(2)均呈正方形状，所述介质基板(1)的边长为80mm，所述介质基板(1)的厚度为0.8mm，所述反射金属板(2)的边长为100mm，所述反射金属板(2)的厚度为0.8mm，所述介质基板(1)与反射金属板(2)之间的距离为24mm。
4.根据权利要求1所述的一种宽带圆极化天线，其特征在于：所述介质基板(1)的介电常数为4.4，所述介质基板(1)的损耗角为0.02。
5.根据权利要求1所述的一种宽带圆极化天线，其特征在于：所述支撑件为尼龙柱，所述介质基板(1)通过由四根尼龙柱平行设在反射金属板(2)上方。
6.根据权利要求1所述的一种宽带圆极化天线，其特征在于：所述第一u型偶极子臂、第二u型偶极子臂、第三u型偶极子臂以及第四u型偶极子臂均由三块矩形偶极子臂组成；其中所述第一u型偶极子臂的垂直方向的两块矩形偶极子臂长宽分别为30mm×2.5mm和30mm×4.5mm，所述第一u型偶极子臂的水平方向的矩形偶极子臂长宽为6mm×1mm；所述第二u型偶极子臂的垂直方向的两块矩形偶极子臂长宽分别为30mm×2.5mm和30mm×4.5mm，所述第二u型偶极子臂的水平方向的矩形偶极子臂长宽为6mm×1mm；所述第三u型偶极子臂的垂直方向的两块矩形偶极子臂长宽为27mm×4.5mm，所述第三u型偶极子臂的水平方向的矩形偶极子臂长宽为7mm×4mm；所述第四u型偶极子臂的垂直方向的两块矩形偶极子臂长宽为27mm×4.5mm，所述第四u型偶极子臂的水平方向的矩形偶极子臂长宽为7mm×4mm。
7.根据权利要求1所述的一种宽带圆极化天线，其特征在于：所述第一相位延长线(10)的内半径为4.5mm，所述第一相位延长线(10)的外半径为4.9mm；所述第二相位延长线(11)的内半径为6.3mm，所述第二相位延长线(11)的外半径为6.7mm；所述第三相位延长线(12)的内半径为6.3mm，所述第三相位延长线(12)的外半径为6.7mm；所述第四相位延长线(13)的内半径为4.6mm，所述第四相位延长线(13)的外半径为5mm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种宽带圆极化天线，其特征在于：
