宽带透波低频天线、多频共口径天线阵列及通信设备制造技术

本发明专利技术公开了一种宽带透波低频天线、多频共口径天线阵列及通信设备，所述天线包括第一辐射臂组、第一馈电贴片组和第一馈电巴伦，第一辐射臂组的上下两侧加载有电介质材料，第一馈电贴片组分别与第一辐射臂组、第一馈电巴伦电性连接，第一馈电巴伦垂直放置在反射板上；多频共口径天线阵列包括反射板、低频天线和高频天线阵列，低频天线采用上述的宽带透波低频天线；高频天线阵列的高频天线呈4

【技术实现步骤摘要】
宽带透波低频天线、多频共口径天线阵列及通信设备


[0001]本专利技术涉及一种宽带透波低频天线、多频共口径天线阵列及通信设备，属于移动通信天线


技术介绍

[0002]随着移动通信技术的不断发展，通信设备需要覆盖的频段在增多，天线作为通信系统的前端，则表现为工作在不同频段的天线变多。对于这种多频天线的布局方式，业内主流的方案是进行共口径的排布，即将工作在不同频段的天线放置在同一块反射板上。与不同天线并排放置的方式相比，将低频天线插入到高频天线阵列间隙中的做法口径更小，可以进一步降低成本和提高空间利用效率。由于不同频段天线间距减小了，所以这种做法在节约成本的同时也带来了不同频段天线间互耦增强问题。在多频天线中，当高频天线工作时，在低频天线的辐射臂上产生的感应电流的二次辐射带来的散射问题会导致高频天线方向图畸变和增益掉落，从而影响其信号覆盖，所以研究如何使得高频天线辐射的电磁波能“透过”低频辐射体具有很重要的意义。
[0003]已有的方法：(1)将低频辐射臂切断，再嵌入高阻低通滤波器进行连接，抑制低频辐射臂上的高频感应电流，这种方法在透波的同时会带来低频天线匹配难度大的问题；(2)改变布局方式，将高频天线放置在低频天线上方，在两者间添加低通高阻表面的方法，这种方法的高频天线不受遮挡但是加工复杂，且所用频率选择性表面不是理想的会降低低频天线增益；(3)在低频辐射臂上加载开口环，开路枝节等谐振结构，这种方法对低频天线自身影响小，透波效果好，但是存在透波带宽有限的问题，进而会限制下方的高频天线的带宽。
[0004]目前在多频共口径天线设计中，需要设计具有宽带透波特性的低频天线，来减小低频单元对高频天线辐射方向图的遮挡，并且所采取的方法需要保证低频天线自身带内的性能不受到影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的第一个目的是为了克服上述现有技术的缺点与不足，提供了一种宽带透波低频天线，该天线可以解决多频共口径天线阵列中低频天线对高频天线的辐射存在遮挡的问题，且所加载的电介质材料对低频天线自身性能影响小。
[0006]本专利技术的第二个目的在于提供一种多频共口径天线阵列
[0007]本专利技术的第三个目的在于提供一种通信设备。
[0008]本专利技术的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0009]一种宽带透波低频天线，包括第一辐射臂组、第一馈电贴片组和第一馈电巴伦，所述第一辐射臂组的上下两侧加载有电介质材料，所述第一馈电贴片组分别与第一辐射臂组、第一馈电巴伦电性连接，所述第一馈电巴伦垂直放置在反射板上，且第一馈电巴伦的一端插入到第一馈电贴片组。
[0010]进一步的，所述第一辐射臂组包括四条辐射臂，其中两条辐射臂组成正45度极化
的偶极子天线单元，另外两条辐射臂组成负45度极化的偶极子天线单元；所述第一馈电贴片组包括四块金属贴片，四块金属贴片与四条辐射臂一一对应，每块金属贴片与对应的辐射臂电性连接。
[0011]进一步的，所述电介质材料为单层材料或多层材料，多层材料的各层为不同的材料且各层间为相互独立的材料，或多层材料为压合成一整块的多层材料。
[0012]进一步的，所述电介质材料为玻璃、陶瓷、聚合物等，可以是纯介质材料，也可以是附着金属的介质材料。
[0013]进一步的，所述第一辐射臂组采用介质基板加工时，电介质材料加载在第一辐射臂组与介质基板构成的整体上下两侧；所述第一辐射臂组加工成无介质基板的金属件时，电介质材料直接加载在第一辐射臂组的上下两侧。
[0014]进一步的，所述电介质材料的宽度大于第一辐射臂组中辐射臂的宽度，使得电介质材料的正投影宽度大于第一辐射臂组中辐射臂的正投影宽度。
[0015]进一步的，所述第一辐射臂组和第一馈电贴片组印刷在同一介质基板的同一表面上，或分别印刷在同一介质基板的两个表面上。
[0016]本专利技术的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0017]一种多频共口径天线阵列，包括反射板、低频天线和高频天线阵列；
[0018]所述低频天线采用上述的宽带透波低频天线；
[0019]所述高频天线阵列包括十六个高频天线，十六个高频天线呈4
×
4排列，每个高频天线包括第二辐射臂组、第二馈电贴片组和第二馈电巴伦，所述第二馈电贴片组分别与第二辐射臂组、第二馈电巴伦电性连接，所述第二馈电巴伦垂直放置在反射板上，且第二馈电巴伦的一端插入到第二馈电贴片组；
[0020]所述低频天线中宽带透波结构的透波频带大于或等于高频天线的工作频带，所述高频天线的工作频段的最低频率高于低频天线工作频段的最高频率。
[0021]进一步的，所述低频天线设置在高频天线阵列的两个中间列之间，或所述低频天线设置在高频天线阵列的边缘列与中间列之间。
[0022]进一步的，所述第二辐射臂组包括四条辐射臂，其中两条辐射臂组成正45度极化的偶极子天线单元，另外两条辐射臂组成负45度极化的偶极子天线单元；所述第二馈电贴片组包括四块金属贴片，四块金属贴片与四条辐射臂一一对应，每块金属贴片与对应的辐射臂电性连接。
[0023]进一步的，所述低频天线在反射板上的正投影与高频天线在反射板上的正投影有重叠，且低频天线的高度大于高频天线的高度。
[0024]进一步的，所述第一辐射臂组和第二辐射臂组的辐射臂材料为金属材料，形状为长方形、矩形环等。
[0025]进一步的，所述第一馈电贴片组和第二馈电贴片组的金属贴片形状为三角形、方形、五边形、扇形等。
[0026]进一步的，所述第二辐射臂组和第二馈电贴片组印刷在同一介质基板的同一表面上，或分别印刷在同一介质基板的两个表面上。
[0027]进一步的，所述电性连接为直接连接或分开后进行电磁耦合连接。
[0028]本专利技术的第三个目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0029]一种通信设备，包括上述的宽带透波低频天线，或包括上述的多频共口径天线阵列。
[0030]本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果：
[0031]1、本专利技术的宽带透波低频天线用于减少不同频段天线间相互遮挡导致的方向图畸变问题，可以应用在多频共口径天线阵列的集成设计中，通过在辐射臂上下两侧加载电介质材料，可以实现宽带透波效果，透波的频段和带宽可以通过调整辐射臂宽度和所加载的电介质材料的介电常数和尺寸进行调整。
[0032]2、本专利技术提出的加载电介质材料的方法，可以通过搭建其等效电路模型，在电路设计软件中调整传输线的特征阻抗与电长度来确定电介质材料的初始介电常数与尺寸，提高设计效率。
[0033]3、本专利技术安装简单，辐射臂可以采用介质基板工艺加工或加工成无介质基板的金属件(纯金属钣金件)，用于加载的电介质材料可以采用国产陶瓷复合材料，相比于其他进口介质基板的成本更低，且介电常数和尺寸的选择更为自由。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽带透波低频天线，其特征在于，包括第一辐射臂组、第一馈电贴片组和第一馈电巴伦，所述第一辐射臂组的上下两侧加载有电介质材料，所述第一馈电贴片组分别与第一辐射臂组、第一馈电巴伦电性连接，所述第一馈电巴伦垂直放置在反射板上，且第一馈电巴伦的一端插入到第一馈电贴片组。2.根据权利要求1所述的宽带透波低频天线，其特征在于，所述第一辐射臂组包括四条辐射臂，其中两条辐射臂组成正45度极化的偶极子天线单元，另外两条辐射臂组成负45度极化的偶极子天线单元；所述第一馈电贴片组包括四块金属贴片，四块金属贴片与四条辐射臂一一对应，每块金属贴片与对应的辐射臂电性连接。3.根据权利要求1所述的宽带透波低频天线，其特征在于，所述电介质材料为单层材料或多层材料，多层材料的各层为不同的材料且各层间为相互独立的材料，或多层材料为压合成一整块的多层材料。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的宽带透波低频天线，其特征在于，所述第一辐射臂组采用介质基板加工时，电介质材料加载在第一辐射臂组与介质基板构成的整体上下两侧；所述第一辐射臂组加工成无介质基板的金属件时，电介质材料直接加载在第一辐射臂组的上下两侧。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的宽带透波低频天线，其特征在于，所述电介质材料的宽度大于第一辐射臂组中辐射臂的宽度，使得电介质材料的正投影宽度大于第一辐射臂组中辐射臂的正投影宽度。6.一种多频共口径天线阵列，其特征在于，包括反射板、低频天线和高频天线阵列；所述低频天线采用权利要求1

【专利技术属性】
技术研发人员：章秀银，戴荣超，苏华峰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：