本发明专利技术公开了一种无需波束赋形网络的多波束天线，包括依次贴合的天线层、粘合层和馈电层，天线层设有多个带内全双工天线单元，天线层的上表面设有表面波抑制单元，各带内全双工天线单元沿着天线层的长度方向排布，馈电层的上表面设有金属地板，馈电层的下表面设有第一串馈网络和第二串馈网络，第一串馈网络和第二串馈网络分别通过过孔与各带内全双工天线单元连接。本发明专利技术可以分别产生四个不同指向的辐射波束，能够实现基于巴特勒矩阵波束赋形网络的多波束天线的性能，而且由于无需采用波束赋形网络，可以显著地简化结构，从而使整个天线尺寸得到明显缩减，更加适应下一代移动通信系统高集成度的需求。本发明专利技术广泛应用于天线技术领域。术领域。术领域。
【技术实现步骤摘要】
一种无需波束赋形网络的多波束天线
[0001]本专利技术涉及天线
，尤其是一种无需波束赋形网络的多波束天线。
技术介绍
[0002]随着无线通信技术的发展以及各种无线应用的兴起，人们对移动通信传输速率的需求呈现爆发式增长。5G移动通信系统因具有高速率、低时延和大连接的特点，未来将成为实现万物互联的基础支撑。多波束天线技术是5G移动通信系统关键技术之一，它可以通过产生多个不同指向的窄波束实现空间的覆盖。多波束天线不仅可以提高增益，补偿传输路径损耗，还可以实现空间复用，提高频谱利用效率。
[0003]现有的多波束天线一般分为有源多波束天线和无源多波束天线两类实现方式。有源多波束天线一般采用相控阵。相控阵的实现方式是为每个天线单元配备独立的射频链路，通过射频链路调节每个天线单元的幅度与相位，从而实现合成波束的指向变化。相控阵虽然可以实现灵活的波束调控，但是往往因为硬件成本高、功耗大等问题在应用上受到一定限制。无源多波束天线主要通过无源波束赋形网络、透镜、反射阵、透射阵等不同方式实现。相比其他几种方式而言，基于无源波束赋形网络的多波束天线可以采用平面电路的形式制造，所以更加小型化，更有利于系统集成。但是，目前的无源波束赋形网络存在尺寸过大等缺点，严重地限制了该类天线的应用场景。
技术实现思路
[0004]针对目前的无源波束赋形网络技术存在的尺寸过大等技术问题，本专利技术的目的在于提供一种无需波束赋形网络的多波束天线。
[0005]本专利技术实施例包括一种无需波束赋形网络的多波束天线，包括天线层、粘合层和馈电层，所述天线层、粘合层和馈电层依次贴合；
[0006]所述天线层设有多个带内全双工天线单元，所述天线层的上表面设有表面波抑制单元，各所述带内全双工天线单元沿着所述天线层的长度方向排布；其中，所述天线层的上表面是远离所述粘合层的一面，所述天线层的下表面是面向所述粘合层的一面；
[0007]所述馈电层的上表面设有金属地板，所述馈电层的下表面设有第一串馈网络和第二串馈网络，所述第一串馈网络和所述第二串馈网络分别通过过孔与各所述带内全双工天线单元连接；其中，所述馈电层的上表面是面向所述粘合层的一面，所述馈电层的下表面是远离所述粘合层的一面。
[0008]进一步地，所述带内全双工天线单元包括折叠枝节贴片和矩形贴片；所述折叠枝节贴片位于所述天线层的上表面，所述矩形贴片位于所述天线层的下表面；同一所述带内全双工天线单元中，所述矩形贴片位于所述折叠枝节贴片的投影范围内。
[0009]进一步地，同一所述带内全双工天线单元中，所述折叠枝节贴片与所述矩形贴片之间通过一组金属化连接过孔连接；所述金属化连接过孔贯穿所述天线层。
[0010]进一步地，所述第一串馈网络包括第一微带线，所述第一微带线上设有多个第一
分枝线，各所述第一分枝线分别与各所述折叠枝节贴片一一对应，各所述第一分枝线的末端分别位于相应的所述折叠枝节贴片的投影范围内，各所述第一分枝线的末端与相应的所述折叠枝节贴片之间通过第一金属化馈电过孔连接；所述第一金属化馈电过孔贯穿所述天线层、所述粘合层和所述馈电层；
[0011]所述第二串馈网络包括第二微带线，所述第二微带线上设有多个第二分枝线，各所述第二分枝线分别与各所述折叠枝节贴片一一对应，各所述第二分枝线的末端分别位于相应的所述折叠枝节贴片的投影范围内，各所述第二分枝线的末端与相应的所述折叠枝节贴片之间通过第二金属化馈电过孔连接；所述第二金属化馈电过孔贯穿所述天线层、所述粘合层和所述馈电层。
[0012]进一步地，所述馈电层的上表面中，被所述第一金属化馈电过孔或所述第二金属化馈电过孔贯穿的位置周围设有圆形区域，所述圆形区域由所述金属地板部分缺失形成，所述圆形区域与所包围的所述第一金属化馈电过孔或所述第二金属化馈电过孔有共同的圆心。
[0013]进一步地，所述第一微带线的一端作为所述多波束天线的第一端口，所述第一微带线的另一端作为所述多波束天线的第二端口，所述第二微带线的一端作为所述多波束天线的第三端口，所述第二微带线的另一端作为所述多波束天线的第四端口。
[0014]进一步地，所述第一串馈网络设有多个第一移相单元，第二串馈网络设有多个第二移相单元，所述第一移相单元的数量与所述第二移相单元的数量相同，所述第一移相单元的移相特性与所述第二移相单元的移相特性不同。
[0015]进一步地，所述第一移相单元为U形结构，所述第二移相单元为M形结构。
[0016]进一步地，所述表面波抑制单元包括两个长条形贴片，各所述长条形贴片分设在各所述带内全双工天线单元两侧；各所述长条形贴片均沿着所述天线层的长度方向延伸；各所述长条形贴片均设有金属化过孔阵列，所述金属化过孔阵列沿着所在的所述长条形贴片的延伸方向排列；所述金属化过孔阵列贯穿所述天线层和所述粘合层，所述金属化过孔阵列与所述金属地板连接。
[0017]进一步地，所述天线层的材料为Rogers 5880，所述馈电层的材料为Rogers 5880，所述粘合层的材料为Rogers 4450F，所述粘合层为半固化片。
[0018]本专利技术的有益效果是：实施例中的无需波束赋形网络的多波束天线，采用两个具有不同相位差的串馈网络激励一个多单元的带内全双工天线阵列，当信号分别从四个端口输入时，多波束天线可以分别产生四个不同指向的辐射波束，性能类似于传统的基于巴特勒矩阵波束赋形网络的多波束天线；然而，由于无需采用波束赋形网络，实施例中的多波束天线的结构可以得到显著地简化，从而使整个天线尺寸得到明显缩减，更加适应下一代移动通信系统高集成度的需求。
附图说明
[0019]图1为实施例中无需波束赋形网络的多波束天线的整体结构图；
[0020]图2为实施例中从天线层的上表面一侧的示意图；
[0021]图3为实施例中从天线层的下表面一侧的示意图；
[0022]图4为实施例中从馈电层的上表面一侧的示意图；
[0023]图5本实施例中从馈电层的下表面一侧的示意图；
[0024]图6为实施例中粘合层的示意图；
[0025]图7为实施例中第一端口激励时的仿真和测试散射参数示意图；
[0026]图8为实施例中第三端口激励时的仿真和测试散射参数示意图；
[0027]图9为实施例中第一端口到第四端口分别激励时的仿真和测试方向图示意图；
[0028]图10为实施例中第一端口和第三端口分别激励时的仿真和测试增益以及仿真方向性示意图；
[0029]图11为实施例中第一端口和第三端口分别激励时的仿真效率示意图；
[0030]附图标记：
[0031]a——天线层；b——粘合层；c——馈电层；1——带内全双工天线单元；3——金属地板；11——折叠枝节贴片；12a——第一馈电金属化过孔；12b——第二馈电金属化过孔；13——金属化连接过孔；14——长条形贴片；15——金属化过孔阵列；16——矩形贴片；31——圆形区域；310——第一串馈网络；311本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无需波束赋形网络的多波束天线，其特征在于，所述无需波束赋形网络的多波束天线包括天线层、粘合层和馈电层，所述天线层、粘合层和馈电层依次贴合；所述天线层设有多个带内全双工天线单元，所述天线层的上表面设有表面波抑制单元，各所述带内全双工天线单元沿着所述天线层的长度方向排布；其中，所述天线层的上表面是远离所述粘合层的一面，所述天线层的下表面是面向所述粘合层的一面；所述馈电层的上表面设有金属地板，所述馈电层的下表面设有第一串馈网络和第二串馈网络，所述第一串馈网络和所述第二串馈网络分别通过过孔与各所述带内全双工天线单元连接；其中，所述馈电层的上表面是面向所述粘合层的一面，所述馈电层的下表面是远离所述粘合层的一面。2.根据权利要求1所述的无需波束赋形网络的多波束天线，其特征在于，所述带内全双工天线单元包括折叠枝节贴片和矩形贴片；所述折叠枝节贴片位于所述天线层的上表面，所述矩形贴片位于所述天线层的下表面；同一所述带内全双工天线单元中，所述矩形贴片位于所述折叠枝节贴片的投影范围内。3.根据权利要求2所述的无需波束赋形网络的多波束天线，其特征在于，同一所述带内全双工天线单元中，所述折叠枝节贴片与所述矩形贴片之间通过一组金属化连接过孔连接；所述金属化连接过孔贯穿所述天线层。4.根据权利要求2所述的无需波束赋形网络的多波束天线，其特征在于：所述第一串馈网络包括第一微带线，所述第一微带线上设有多个第一分枝线，各所述第一分枝线分别与各所述折叠枝节贴片一一对应，各所述第一分枝线的末端分别位于相应的所述折叠枝节贴片的投影范围内，各所述第一分枝线的末端与相应的所述折叠枝节贴片之间通过第一金属化馈电过孔连接；所述第一金属化馈电过孔贯穿所述天线层、所述粘合层和所述馈电层；所述第二串馈网络包括第二微带线，所述第二微带线上设有多个第二分枝线，各所述第二分枝线分别与各所述折叠枝节贴片一一对应，各所述第二分枝线的末端分别位于相应的所述折叠枝节贴片的投影范围内，各所述第二分枝线的末端与相应的所述折叠枝节...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑少勇，马超骏，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
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