[發明專利]一種超寬帶小型化輕薄型雙極化陣列天線

無效

• 申請號: 201410598931.6
• 申請日: 2014-10-30
• 公開（公告）號: CN104701603A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 莊昆杰
• 申請（專利權）人: 莊昆杰
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q15/24;H01Q5/10;H01Q5/25;H01Q1/50;H01Q19/10;H01Q21/24
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 郭振興;王正茂

技術領域

本發明涉及移動通信領域中的天線技術領域，具體地，涉及一種超寬帶小型化輕薄型雙極化陣列天線。

背景技術

按照國際無線電規則規定，現有的無線電通信共分成航空通信、航海通信、陸地通信、衛星通信、廣播、電視、無線電導航，定位以及遙測、遙控、空間探索等50多種不同的業務，并對每種業務都規定了一定的頻段。

在移動通信業務中，所有手機的通訊頻段各不相同，GSM?900使用890-960MHz，GSM1800使用1710-1850MHz，CDMA使用825-880MHz，3G的主要工作頻段則在1880-2025MHz，而此前工信部批準的4G頻段是2575-2635MHz等高頻段。

目前的2G、3G、4G通信網絡共存，無論是基站還是室內分布系統，每個通信系統都有各自的天線，現有天線的帶寬較窄，在滿足2G、3G、4G天線帶寬時需要采用多種不同帶寬的天線，建站成本高。

發明內容

本發明是為了克服現有技術中雙極化天線帶寬較窄缺陷，根據本發明的一個方面，提出一種超寬帶小型化輕薄型雙極化陣列天線。

本發明實施例提供的一種超寬帶小型化輕薄型雙極化陣列天線，包括：依次設置的多個輻射片、基片和反射板；基片的正面與輻射片相對，且基片的正面設有激勵縫隙；基片的背面與反射板相對，且基片的背面設有第一功分器及兩路第一傳輸線、第二功分器及兩路第二傳輸線；第一傳輸線和第二傳輸線分別為兩路極化正交的交叉線極化天線的傳輸線；兩路第一傳輸線分別與第一功分器的兩個輸出端相連，兩路第二傳輸線分別與第二功分器的兩個輸出端相連；兩路第一傳輸線和兩路第二傳輸線分別與激勵縫隙正交相交、并與基片正面的金屬面相連，且傳輸線與激勵縫隙正交相交的四個正交點對稱分布；多個輻射片為互相平行設置的圓形輻射片，且輻射片距離基片越遠，輻射片的直徑越小。

在上述技術方案中，激勵縫隙為對稱的漸變形狀，包括：正十字形漸變形狀、菱形十字漸變形狀、工字漸變形狀；在短路饋點處激勵縫隙的寬度最窄，越靠近激勵縫隙中央位置激勵縫隙的寬度越寬，短路饋點為傳輸線與激勵縫隙正交相交的正交點。

在上述技術方案中，基片背面在基片正面的激勵縫隙的映射位置設置有與激勵縫隙形狀相同的十字縫隙，十字縫隙與各傳輸線支路相連通；在十字縫隙的中央位置設有與激勵縫隙形成電容耦合的圓形金屬面，圓形金屬面的四周都被十字縫隙所包圍。

在上述技術方案中，還包括：相移90度等功率分配器；第一功分器和第二功分器的輸入端分別與相移90度等功率分配器的兩個輸入端相連。

在上述技術方案中，基片上設有多個過孔，且過孔沿傳輸線邊沿和/或激勵縫隙邊沿分布；基片正面的金屬面與基片背面的金屬面通過過孔相連。

在上述技術方案中，還包括：介質層；介質層設置于輻射片與基片的正面之間，以及設置于多層輻射片之間，介質層的介電常數大于空氣的介電常數。

在上述技術方案中，基片采用高介電常數基片，介質層和高介電常數基片的介電常數的取值范圍分別為：

1≤M≤10；3.5≤N≤10；

其中，M為介質層的介電常數，N為高介電常數基片的介電常數。

在上述技術方案中，輻射片為弧面輻射片，弧面輻射片的弧面表面呈碗狀設置。

在上述技術方案中，弧面輻射片的碗狀底部形狀包括圓面和平面，且弧面輻射片的弧面開口朝上或朝下。

在上述技術方案中，輻射片為弧面輻射片，弧面輻射片的弧面表面呈碗狀設置；弧面輻射片的碗狀底部形狀包括圓面和平面，且弧面輻射片的弧面開口朝上或朝下。

本發明實施例提供的超寬帶小型化輕薄型雙極化陣列天線，由第一傳輸線和第二傳輸線分別傳輸極化相差90度的兩路傳輸信號，由等分二功分器將每路信號分成兩路支路信號，該四條傳輸線支路同時激勵十字星形激勵縫隙，形成四次饋電，產生的電磁波激勵多層輻射片，在多層薄層空間內形成多個不同頻率的駐波型電磁場，并通過反射板二次激勵這些輻射片，使得電磁波在大小不同的多層輻射片對應的不同頻段中形成了多次諧振，從而達到擴展頻帶的效果。通過加入相移90度等功率分配器，使得輸出的交叉線極化波在空間中形成交叉圓極化波，同時采用多層弧形輻射片，減少交叉圓極化波近場的干擾，使得交叉圓極化圓度更好，隔離度更高。同時，通過提高基片的介電常數，以及把輻射片與基片之間的空氣層和多層輻射片之間的空氣層改變成介質層，提高介質層的介電常數，來縮小超寬頻天線的體積，可以控制天線的波束寬度，實現了超寬帶超小型可控制波束寬度的天線。