【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天线，特别涉及一种贴片和透射阵结构复用的微波/毫米波双频宽带天线。
技术介绍
1、当前，第五代移动通信技术(5g)的规模化商用已步入快车道，成为了最新一代的通信技术。就频带划分而言，5g主要包括微波(sub-6ghz)和毫米波两个大的频带范围，其中，微波频带具有穿透性好、信号稳定等的优势，可用于较远距离或存在障碍物的通信环境中，而毫米波频带则具有传输速度快、低延时、大带宽等的优势，可用于短距离的高速通信。为了实现“万物互联”的目标，未来的通信系统势必是兼具有微波和毫米波两个频带通信能力的，这将极大程度地推动科技以及人们日常生活的发展，但同时也为通信系统中的天线设计带来了很大的挑战。
2、面向5g通信系统，天线设计中的微波/毫米波共存是一个目前广受关注的问题。这是因为如果只是单纯的将两个频段的天线组合放置在一起，则有可能因为天线之间的电磁耦合而导致方向图畸变、隔离度变差等性能方面的问题，同时，采用这一方案也会使得整个天线系统的尺寸过大，不利于实际应用。相较之下，如果可以将两个频段的天线结构有机地结合在一起，做到部分或全部结构的复用，同时充分考虑到两个频段天线性能的独立性，则可以有效实现高性能、小型化的微波/毫米波双频天线，例如，文献[1-3]分别介绍了四款采用该方案的天线设计，它们分别通过单极子天线/波导缝隙天线，贴片天线/波导缝隙天线，贴片天线/栅格天线复用的形式实现了微波/毫米波双频功能。但针对目前的技术水平，仍然存在有一些亟待解决和改善的问题，这包括：1)设计方面，由于毫米波频段的电磁波在大气中的传
3、[1]y.su,x.q.lin,and y.fan,“dual-band coaperture antenna based onasingle-layer mode composite transmission line,”ieee trans.antennas propag.,vol.67no.7,pp.4825-4829,jul.2019.
4、[2]j.f.zhang,y.j.cheng,y.r.ding,and c.x.bai,“a dual-band shared-aperture antenna with large frequency ratio,high aperture reuse efficiency,and high channel isolation,”ieee trans.antennas propag.,vol.67,no.2,pp.853-860,feb.2019.
5、[3]g.xu,h.-l.peng,z.shao,l.zhou,y.zhang,and w.-y.yin,“dual-banddifferential shifted-feed microstrip grid array antenna with two parasiticpatches,”ieee trans.antennas propag.,vol.68,no.3,pp.2434-2439,mar.2020.
技术实现思路
1、本专利技术提出了一种贴片/透射阵结构复用的微波/毫米波双频圆极化天线，旨在解决微波/毫米波大频率比情况下的双频圆极化天线设计问题。本专利技术利用空间馈电的透射阵天线作为毫米波天线，解决了传统直馈式毫米波阵列馈电网络复杂、馈电损耗高的问题。同时，通过微波贴片与透射阵阵面结构复用的形式，实现了天线结构的高复用率以及天线系统的小型化。在性能方面，本专利技术在微波、毫米波频段均具有宽带、高增益的特性，优于目前的技术水平。
2、为了实现本专利技术目的，本专利技术提供一种贴片/透射阵结构复用的微波/毫米波双频圆极化天线，包括透射阵阵面、频率选择表面、四个l形探针、微波馈电网络和用于发出线极化电磁波的线极化馈源，
3、频率选择表面位于微波馈电网络顶部，线极化馈源位于微波馈电网络下方；透射阵阵面位于频率选择表面上方，四个l形探针设置在微波馈电网络上且关于结构中心旋转对称。
4、与现有技术相比，本专利技术至少能够实现以下有益效果：
5、(1)本专利技术提出了一种贴片/透射阵结构复用的微波/毫米波双频圆极化天线，在毫米波频段时，天线以透射阵的形式工作，而在微波频段时，透射阵的阵面部分可以等效为金属贴片，天线以贴片天线的形式工作。
6、(2)为了使透射阵天线实现较高的口径效率，本专利技术将贴片天线的金属地板替换为具有带通特性的频率选择表面，并将馈源部分安置于频率选择表面下方。当天线工作于毫米波频段时，馈源发出的电磁波将无遮挡地通过频率选择表面直达阵面，而当天线工作于微波频段时，频率选择表面呈阻带特性，可完全反射电磁波，等效为金属地板。
7、(3)在本质上，本专利技术采用空间馈电的透射阵天线作为毫米波频段的辐射器，因此，相较于传统的直馈天线阵列，本专利技术在毫米波频段具有馈电简单、馈电损耗低、高增益等的优势。同时，由于透射阵阵面和金属贴片的完全复用，本专利技术具有结构复用率高、站址面积小的优点。
8、(4)在天线性能方面，本专利技术在微波、毫米波频段均可以实现宽带(微波：45％、毫米波：31.5％)、高增益(微波：9.7dbic、毫米波：27.6dbic)的特性，优于目前的技术水平。本专利技术工作于2.4ghz/60ghz频带，毫米波、微波频率比达25：1，结构复用率达100％，可用于wi-fi/wi-gig应用。
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1.一种贴片/透射阵结构复用的微波/毫米波双频圆极化天线，其特征在于，包括透射阵阵面(11)、频率选择表面(12)、四个L形探针(13)、微波馈电网络(22)和用于发出线极化电磁波的线极化馈源(21)，
2.根据权利要求1所述的一种贴片/透射阵结构复用的微波/毫米波双频圆极化天线，其特征在于，透射阵阵面(11)包括多个阵面单元，每个阵面单元包括第一PCB板(51)和第二PCB板(52)，且第一PCB板(51)上表面、第一PCB板(51)和第二PCB板(52)之间、第二PCB板(52)下表面分别设置有第一金属层(53)、第二金属层(54)和第三金属层(55)，第一PCB板(51)和第二PCB板(52)上设置有第一金属通孔(50)，第二PCB板(52)上设置有第二金属通孔(56)，第一金属层(53)上设置有一个开口的椭圆环形贴片(57)，第二金属层(54)为金属地板，第三金属层(55)设置有矩形贴片(59)和旋转对称设置在矩形贴片(59)外侧的第一正方形贴片(58)，椭圆环形贴片(57)和矩形贴片(59)之间通过第一金属通孔(50)连通，第二金属层(54)和第一正方形贴片
3.根据权利要求2所述的一种贴片/透射阵结构复用的微波/毫米波双频圆极化天线，其特征在于，不同阵面单元的椭圆环形贴片(57)关于第一金属通孔(50)旋转设置，旋转角度θ由阵面单元所需的相移大小决定。
4.根据权利要求3所述的一种贴片/透射阵结构复用的微波/毫米波双频圆极化天线，其特征在于，相移大小的计算方式为
5.根据权利要求2所述的一种贴片/透射阵结构复用的微波/毫米波双频圆极化天线，其特征在于，透射阵阵面(11)的不同阵面单元中，椭圆环形贴片(57)的旋转角度θ不同，其余结构参数均相同。
6.根据权利要求1所述的一种贴片/透射阵结构复用的微波/毫米波双频圆极化天线，其特征在于，频率选择表面(12)包括多个频率选择单元，每个频率选择包括第三PCB板(71)和第四PCB板(72)，第三PCB板(71)的上表面、第三PCB板(71)和第四PCB板(72)之间、第四PCB板(72)下表面分别设置有第四金属层(73)、第五金属层(74)和第六金属层(75)，其中，第四金属层(73)和第六金属层(75)上分别设置有第二方形贴片(76)和第三方形贴片(77)，第五金属层(74)上开设有十字形缝隙(78)。
7.根据权利要求6所述的一种贴片/透射阵结构复用的微波/毫米波双频圆极化天线，其特征在于，第二方形贴片(76)和第三方形贴片(77)的结构参数相同。
8.根据权利要求1所述的一种贴片/透射阵结构复用的微波/毫米波双频圆极化天线，其特征在于，所述微波馈电网络(22)为单层PCB板。
9.根据权利要求1所述的一种贴片/透射阵结构复用的微波/毫米波双频圆极化天线，其特征在于，所述微波馈电网络(22)包括两级威尔金森功分器，两级威尔金森功分器包括隔离电阻(81)和四个输出端口，四个输出端口具有相同的信号幅度且相位分别为0°、90°、180°和270°，且微波馈电网络(22)上蚀刻有透波槽(86)。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种贴片/透射阵结构复用的微波/毫米波双频圆极化天线，其特征在于，所述线极化馈源(21)为喇叭。
...【技术特征摘要】
1.一种贴片/透射阵结构复用的微波/毫米波双频圆极化天线，其特征在于，包括透射阵阵面(11)、频率选择表面(12)、四个l形探针(13)、微波馈电网络(22)和用于发出线极化电磁波的线极化馈源(21)，
2.根据权利要求1所述的一种贴片/透射阵结构复用的微波/毫米波双频圆极化天线，其特征在于，透射阵阵面(11)包括多个阵面单元，每个阵面单元包括第一pcb板(51)和第二pcb板(52)，且第一pcb板(51)上表面、第一pcb板(51)和第二pcb板(52)之间、第二pcb板(52)下表面分别设置有第一金属层(53)、第二金属层(54)和第三金属层(55)，第一pcb板(51)和第二pcb板(52)上设置有第一金属通孔(50)，第二pcb板(52)上设置有第二金属通孔(56)，第一金属层(53)上设置有一个开口的椭圆环形贴片(57)，第二金属层(54)为金属地板，第三金属层(55)设置有矩形贴片(59)和旋转对称设置在矩形贴片(59)外侧的第一正方形贴片(58)，椭圆环形贴片(57)和矩形贴片(59)之间通过第一金属通孔(50)连通，第二金属层(54)和第一正方形贴片(58)通过第二金属通孔(56)连通。
3.根据权利要求2所述的一种贴片/透射阵结构复用的微波/毫米波双频圆极化天线，其特征在于，不同阵面单元的椭圆环形贴片(57)关于第一金属通孔(50)旋转设置，旋转角度θ由阵面单元所需的相移大小决定。
4.根据权利要求3所述的一种贴片/透射阵结构复用的微波/毫米波双频圆极化天线，其特征在于，相移大小的计算方式为
5.根据权利要求2所述的一种贴片/透射阵结构复用的微波...
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