[發明專利]多頻陣列天線和通信系統

在審

• 申請號: 201610128209.5
• 申請日: 2016-03-07
• 公開（公告）號: CN107171075A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 丁峰;張坤
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01Q5/50
• 分類號: H01Q5/50;H01Q19/10;H01Q21/00
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司11138
• 代理人: 羅振安

技術領域

本發明涉及天線技術領域，特別涉及一種多頻陣列天線和通信系統。

背景技術

陣列天線是多個輻射單元按一定規律排列組成的天線。多頻陣列天線是由支持不同工作頻段的多個陣列天線共同組成的一個天線集合。

由于傳統的多頻陣列天線由多個陣列天線組成，因此，多頻陣列天線尺寸較大。

發明內容

為了解決傳統的多頻陣列天線尺寸較大的問題，本申請提供了一種多頻陣列天線和通信系統。所述技術方案如下：

第一方面，提供了一種多頻陣列天線，該多頻陣列天線包括：反射板和不同工作頻段的至少兩個微帶天線。其中，至少兩個微帶天線中每個微帶天線都包括各自的饋電網絡和各自的輻射單元集合。該至少兩個微帶天線可以包括：第一微帶天線和第二微帶天線，第一微帶天線的第一輻射單元集合包括陣列排布的多個輻射單元，第二微帶天線的第二輻射單元集合包括至少一個輻射單元。第一輻射單元集合和第二輻射單元集合位于反射板的同一側。該第一輻射單元集合中的多個輻射單元在反射板上構成的圖形與該第二輻射單元集合中的至少一個輻射單元在反射板上構成的圖形存在重疊區域。

其中，反射板即為導體接地板，反射板用于與輻射單元共同配合產生電磁波。多個輻射單元在反射板上構成的圖形可以是指多個輻射單元在反射板上的設置位置所圍成或連成的圖形。

由于多頻陣列天線的尺寸通常是由反射板的大小決定的，而反射板的大小又是由該多頻陣列天線中所有輻射單元在反射板上所占區域的大小決定的，因此，第一輻射單元集合中的多個輻射單元在反射板上構成的圖形與第二輻射單 元集合中的輻射單元在反射板上構成的圖形存在重疊區域能夠達到減小多頻陣列天線的尺寸的效果。

一種可選的實現中，該多頻陣列天線還可以包括介質基板，介質基板用于使輻射單元和反射板之間形成開路，微帶天線在輻射單元和反射板之間的開路上可以形成電磁波，該介質基板可以為空氣基板或介電常數大于1的基板。

示例性的，在該多頻陣列天線中，第一微帶天線的工作頻段可以為2.4吉赫茲(英文：gigahertz；符號：GHz)頻段，第二微帶天線的工作頻段可以為5GHz頻段，2.4GHz頻段和5GHz頻段是兩種較為常用的工作頻段。

一種可選的實現中，多頻陣列天線還包括介質基板，介質基板設置在至少兩個微帶天線中每個微帶天線各自的輻射單元集合與反射板之間，且該介質基板的介電常數大于1。例如該介質基板的介電常數可以大于等于2.8，進一步，可以大于等于4.2。第一輻射單元集合中的各個輻射單元的尺寸相等且小于第一微帶天線的預設輻射單元尺寸，該預設輻射單元尺寸是以介質基板的介電常數為1作為參數計算得到的輻射單元的尺寸。

由于本申請中，第一輻射單元集合中的多個輻射單元在反射板上構成的圖形與第二輻射單元集合中的輻射單元在反射板上構成的圖形存在重疊區域，因而可能存在第一輻射單元集合中的輻射單元之間的空間的大小不足以設置第二輻射單元集合中的輻射單元的情況，一種解決方式是縮小第一輻射單元集合中輻射單元的尺寸。

由于微帶天線的輻射單元的尺寸與介質基板的介電常數之間的關系為負相關，增大介質基板的介電常數并縮小輻射單元的尺寸，可以在保持第一微帶天線性能的條件下增大第一微帶天線中輻射單元的間隙，以便于第二微帶天線的輻射單元能夠設置在第一微帶天線的輻射單元之間。輻射單元的間隙是指兩個輻射單元之間的最小距離。

一種可選的實現中，第一輻射單元集合包括4個輻射單元，第一輻射單元集合中的4個輻射單元在反射板上構成的圖形為第一正方形，第一輻射單元集合中的每個輻射單元的形狀為正方形，輻射單元的尺寸為正方形邊長，在介質基板的介電常數為1時，計算得到預設輻射單元尺寸為：56毫米(英文：millimeter；符號：mm)。而本實現中，由于介質基板的介電常數大于1，第一輻射單元集合中的輻射單元的尺寸均小于56毫米，這樣就能夠增大第一輻射單 元集合中各輻射單元的間隙。

如果該介質基板的介電常數遠大于1，例如大于等于2.8或進一步大于等于4.2，可以進一步縮小第一輻射單元集合中的輻射單元的尺寸，以增大第一輻射單元集合中輻射單元和第二輻射單元集合中輻射單元間的間隙。該輻射單元的間隙的增大可以減小輻射單元間的電磁干擾。