一种高低频兼容的共口径天线制造技术

本发明专利技术公开了天线领域的一种高低频兼容的共口径天线，包括自下而上依次设置的第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板和第四介质基板；所述第一层介质基板上设置有低频馈电网络和高频同轴转接结构；所述第二层介质基板上设置有高频馈电网络；所述第三层介质基板上设置有高频相控阵列天线；所述第四介质基板上设有低频金属方环超表面结构和透波型频率选择表面结构；所述第三层介质基板和第四层介质基板之间设有间隙；由高频馈电接口输入高频电信号，通过高频馈电网络将高频电信号发送至高频相控阵列天线；低频电信号由低频馈电网络发送至低频金属方环超表面结构；保证高低频天线的性能互不影响，提高了天线口径利用率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种高低频兼容的共口径天线


[0001]本专利技术属于天线
，具体涉及高低频兼容的共口径天线。

技术介绍

[0002]随着信息技术的快速发展，第五代移动通信(5G)已成为全球的热点。作为大宽带、低时延、高速率连接的通信技术，5G将有助于推动新一波创新浪潮，为IoT(物联网)、车联网、自动驾驶、VR/AR(虚拟/增强现实)等领域提供支撑技术。目前研发的5G系统主要分为两类，一类工作频率在6GHz以下，用于远距离通信和大范围覆盖，技术方案较为成熟；另一类是能够提供大频谱带宽的毫米波频段，这类5G系统可显著提高通信数据的传输速率。为同时满足远距离宽覆盖和超密集高速率的通信需求，毫米波和C波段兼容是必然趋势。所以社会中急需一种高低频兼容的共口径天线。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种高低频兼容的共口径天线，将大频比的高低频天线兼容在同一口径下，并且保证高低频天线的性能互不影响，提高了天线口径利用率。
[0004]为达到上述目的，第一方面本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]一种高低频兼容的共口径天线，包括自下而上依次堆叠设置的第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板和第四介质基板；所述第一层介质基板上设置有低频馈电网络和高频同轴转接结构；所述第二层介质基板上设置有高频馈电网络；所述第三层介质基板上设置有高频相控阵列天线；所述第四介质基板上设有低频金属方环超表面结构和透波型频率选择表面结构；所述第三层介质基板和第四层介质基板之间设有间隙；
[0006]所述高频相控阵列天线的高频馈电接口设置于所述第一层介质基板底部，由高频馈电接口输入高频电信号，高频电信号经高频同轴转接结构穿过低频馈电网络后馈入高频馈电网络；通过高频馈电网络将高频电信号发送至高频相控阵列天线；所述高频相控阵列天线向外辐射高频电信号；
[0007]低频电信号由低频馈电网络发送至低频金属方环超表面结构；所述低频金属方环超表面结构包括镂空式结构的金属方环，所述镂空式结构的金属方环作用于避免遮挡高频电信号；所述透波型频率选择表面结构作用于透射高频相控阵列天线的辐射。
[0008]优选的，所述透波型频率选择表面结构包括呈阵列分布的多组金属枝节；每组金属枝节分为两列金属枝节。
[0009]优选的，所述低频金属方环超表面结构包括多个周期排布的金属方环，各金属方环与各组金属枝节一一对应设置；每组金属枝节中一列金属枝节设置于对应的金属方环内部，另一列金属枝节设置于对应的金属方环外部。
[0010]优选的，所述高频馈电网络设置为带状线馈电网络、微带线馈电网络、基片集成波导馈电网络或者共面波导馈电网络。
[0011]优选的，低频馈电网络设置为带状线馈电网络、微带线馈电网络、基片集成波导馈
电网络或者共面波导馈电网络。
[0012]优选的，所述低频馈电网络包括低频馈电带状线；所述第一介质基板上印刷有金属地板；金属地板上设置有低频耦合缝隙；所述低频耦合缝隙、低频馈电带状线设置于屏蔽金属墙内侧；所述高频同轴转接结构设置于屏蔽金属墙外侧；所述屏蔽金属墙设置于所述第一介质基板上。
[0013]优选的，所述低频耦合缝隙设置至第一介质基板中心；所述低频耦合缝隙与所述低频馈电带状线相互垂直；所述屏蔽金属墙环绕所述低频耦合缝隙与所述低频馈电带状线设置。
[0014]优选的，所述低频耦合缝隙两侧宽度s1大于所述低频耦合缝隙中部宽度s2；所述低频耦合缝隙两侧宽度s1和所述低频耦合缝隙中部宽度s2的范围为[0.001λ
L
，0.25λ
L
]，λ
L
为低频自由空间波长。
[0015]优选的，所述屏蔽金属墙包括多个金属接地柱；所述金属接地柱嵌入于所述第一介质基板内；金属接地柱之间的间距范围为[0.001λ
L
，0.1λ
L
]，接地金属柱直径范围为[0.001λ
L
，0.1λ
L
]。
[0016]优选的，所述第四介质基板为采用PCB工艺加工的介质基板Rogers4350；所述第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板采用低温共烧陶瓷工艺加工的介质基板Ferro A6ME。
[0017]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
[0018]本专利技术中高频电信号经高频同轴转接穿过低频馈电网络后馈入高频馈电网络；通过高频馈电网络将高频电信号发送至高频相控阵列天线；所述高频相控阵列天线电信号的向外辐射；低频电信号由低频馈电网络发送至低频金属方环超表面结构；所述低频金属方环超表面结构包括镂空式结构的金属方环，所述镂空式结构的金属方环作用于避免遮挡高频电信号；所述透波型频率选择表面结构作用于透射高频相控阵列天线的辐射；将大频比的高低频天线兼容在同一口径下，并且保证高低频天线的性能互不影响，提高了天线口径利用率。
附图说明
[0019]图1是本专利技术实施例中高低频兼容的共口径天线的爆炸图；
[0020]图2是本专利技术实施例中高低频兼容的共口径天线的俯视图；
[0021]图3是本专利技术实施例中高低频兼容的共口径天线的侧视图；
[0022]图4是本专利技术实施例中低频金属方环超表面结构和透波型频率选择表面结构的结构图；
[0023]图5是本专利技术实施例中第一介质基板的结构图；
[0024]图6是本专利技术实施例中共口径天线发送低频电信号的S参数结果图；
[0025]图7是本专利技术实施例中共口径天线发送低频电信号的辐射方向图；
[0026]图8是本专利技术实施例中中方环形超表面结构在加载透波型频率选择表面结构前后对高频天线单元辐射影响的对比图；
[0027]图9是本专利技术实施例中ADS分析模型的原理图；
[0028]图10是本专利技术实施例中对透波型频率选择表面结构的ADS分析结果图；
[0029]图11是本专利技术实施例1中高频天线带内的扫描性能结果图；
[0030]图12是本专利技术实施例1中高频馈电网络、低频馈电网络一体化集成的馈电网络结构图；
[0031]图中：1.低频方环形超表面结构、11.金属方环、2.透波型频率选择表面结构、21.金属金属枝节、3.低频金属地板、4.低频馈电带状线、5.低频耦合缝隙、6.屏蔽金属墙、7.高频相控阵列天线、8.高频馈电网络、9.高频同轴转接结构、10.低频馈电网络。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0033]需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术而不是要求本专利技术必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高低频兼容的共口径天线，其特征在于，包括自下而上依次设置的第一层介质基板、第二层介质基板、第三层介质基板和第四介质基板；所述第一层介质基板上设置有低频馈电网络和高频同轴转接结构；所述第二层介质基板上设置有高频馈电网络；所述第三层介质基板上设置有高频相控阵列天线；所述第四介质基板上设有低频金属方环超表面结构和透波型频率选择表面结构；所述第三层介质基板和第四层介质基板之间设有间隙；所述高频相控阵列天线的高频馈电接口设置于所述第一层介质基板底部，由高频馈电接口输入高频电信号，高频电信号经高频同轴转接结构穿过低频馈电网络后馈入高频馈电网络；通过高频馈电网络将高频电信号发送至高频相控阵列天线；所述高频相控阵列天线向外辐射高频电信号；低频电信号由低频馈电网络发送至低频金属方环超表面结构；所述低频金属方环超表面结构包括镂空式结构的金属方环，所述镂空式结构的金属方环作用于避免遮挡高频电信号；所述透波型频率选择表面结构作用于透射高频相控阵列天线的辐射。2.根据权利要求1所述的一种高低频兼容的共口径天线，其特征在于，所述透波型频率选择表面结构包括呈阵列分布的多组金属枝节；每组金属枝节分为两列金属枝节。3.根据权利要求2所述的一种高低频兼容的共口径天线，其特征在于，所述低频金属方环超表面结构包括多个周期排布的金属方环，各金属方环与各组金属枝节一一对应设置；每组金属枝节中一列金属枝节设置于对应的金属方环内部，另一列金属枝节设置于对应的金属方环外部。4.根据权利要求1所述的一种高低频兼容的共口径天线，其特征在于，所述高频馈电网络设置为带状线馈电网络、微带线馈电网络、基片集成波导馈电网络或者共面波导馈电网络。5.根据权利要求1所述的一种高低频兼容的共口径天线，其特征在于，低频馈电网络设置为带状线馈电网络、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨琬琛，魏立，陈东旭，石楠，刘浩田，陈嘉琪，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：