[發明專利]寬頻帶低剖面天線單元及雙極化陣列天線

有效

• 申請號: 202011608191.1
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112768898B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 劉逸;陳宏亮;李明超
• 申請（專利權）人: 京信通信技術（廣州）有限公司;京信射頻技術（廣州）有限公司
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/50;H01Q5/50
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 周修文

本發明涉及一種寬頻帶低剖面天線單元、嵌套天線陣列及雙極化陣列天線，寬頻帶低剖面天線單元包括底板、饋電結構與輻射單元。傾斜狀的輻射單元從中心到邊沿到金屬地層的高度不同,導致輻射單元與金屬地層之間的電容效應也不同,就會直接影響輻射臂與金屬地層之間的耦合強度。由于不同頻率對應不同的電長度,傾斜高度漸變的貼片與金屬地層之間的耦合強度隨頻率表現平滑,從而能夠拓展帶寬,影響天線輻射強度。此外，兩個第一輻射臂與兩個第二輻射臂呈現倒傘狀，與金屬地層的關系呈現漸變結構，不僅能拓展帶寬，還能縮小寬頻帶低剖面天線單元的口徑，同時由于可以降低四個饋電結構的高度，使得寬頻帶低剖面天線單元體積小型化與輕量化。

技術領域

本發明涉及天線技術領域，特別是涉及一種寬頻帶低剖面天線單元及雙極化陣列天線。

背景技術

隨著5G移動通信網絡的商用,基站主設備和天線高度融合成為5G基站的主流發展方向，基站天線也在朝著寬頻化、多頻化、小型化及低成本的方向發展。由于現今多種通信標準共存，基站天線的選址也越來越困難，故基站天線的輻射單元的布局要求更加緊湊、體積更小，同時也要求輻射單元具有寬頻特點，從而適應2G、3G、4G、5G的制式要求。為了解決現今多種通訊標準共存的狀態，現階段，通常是通過設計寬頻的天線輻射單元或者在一個天線上放置多個頻段的輻射單元，來實現天線的寬頻特性，從而降低設計成本；但同時存在天線體積大、重量重、剖面高等缺點。

發明內容

基于此，有必要克服現有技術的缺陷，提供一種寬頻帶低剖面天線單元及雙極化陣列天線，它能夠實現體積小，輕量化，同時保證寬頻帶。

其技術方案如下：一種寬頻帶低剖面天線單元，所述寬頻帶低剖面天線單元包括：底板；饋電結構與輻射單元，所述輻射單元通過所述饋電結構與所述底板的饋電線路電性連接，所述輻射單元包括兩個第一輻射臂與兩個第二輻射臂，兩個所述第一輻射臂與兩個所述第二輻射臂正交極化設置，所述第一輻射臂與所述第二輻射臂均相對于所述底板傾斜設置，所述第一輻射臂靠近于所述輻射單元中心的部位相對靠近于所述底板，所述第一輻射臂遠離于所述輻射單元中心的部位相對遠離于所述底板，所述第二輻射臂靠近于所述輻射單元中心的部位相對靠近于所述底板，所述第二輻射臂遠離于所述輻射單元中心的部位相對遠離于所述底板，所述輻射單元的下表面與所述底板的金屬地層的上表面的間距為S，寬頻帶低剖面天線單元的工作頻帶中心頻點所對應的波長為λ，間距S與波長λ滿足關系式：0.06λS0.15λ。

上述的寬頻帶低剖面天線單元，一方面，輻射單元采用相對于金屬地層傾斜設置的第一輻射臂與第二輻射臂,傾斜后的第一輻射臂與第二輻射臂對不同頻率具有漸變式的反射路徑(對于高頻反射路徑較短,對于低頻反射路徑較長),使底板的反射波與輻射單元直接輻射的電磁波在更寬頻域實現同相疊加,達到輻射增強的效果。另一方面，由于輻射單元的下表面與所述金屬地層的上表面的間距S小于0.15λ，也就是說間距S相對較小，遠小于傳統的0.25λ，與金屬地層之間存在較強的電耦合效應(電容效應),本質上相當于貼片縫隙天線，也即傾斜狀的輻射單元從中心到邊沿到金屬地層的高度不同,導致輻射單元與金屬地層之間的電容效應也不同,就會直接影響輻射臂與金屬地層之間的耦合強度。由于不同頻率對應不同的電長度,傾斜高度漸變的貼片,與金屬地層之間的耦合強度隨頻率表現平滑,從而能夠拓展帶寬,影響天線輻射強度。此外，兩個第一輻射臂與兩個第二輻射臂分別位于四個象限，均以輻射單元中心為原點以一定傾斜角朝外輻射，呈現一種倒傘狀，輻射臂與金屬地層的關系呈現一種漸變結構，不僅用于拓展帶寬，還能縮小寬頻帶低剖面天線單元的口徑，同時由于可以降低四個饋電結構的高度，使得寬頻帶低剖面天線單元體積小型化與輕量化。

在其中一個實施例中，所述饋電結構包括兩個第一饋電柱與兩個第二饋電柱；兩個所述第一饋電柱與兩個所述第一輻射臂一一對應設置，兩個所述第二饋電柱與兩個所述第二輻射臂一一對應設置；所述第一輻射臂通過所述第一饋電柱與所述饋電線路電性連接，所述第二輻射臂通過所述第二饋電柱與所述饋電線路電性連接。