[发明专利]一种超宽带小型化轻薄型双极化阵列天线

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信领域中的天线技术领域，具体地，涉及一种超宽带小型化轻薄型双极化阵列天线。

背景技术

按照国际无线电规则规定，现有的无线电通信共分成航空通信、航海通信、陆地通信、卫星通信、广播、电视、无线电导航，定位以及遥测、遥控、空间探索等50多种不同的业务，并对每种业务都规定了一定的频段。

在移动通信业务中，所有手机的通讯频段各不相同，GSM 900使用890-960MHz，GSM1800使用1710-1850MHz，CDMA使用825-880MHz，3G的主要工作频段则在1880-2025MHz，而此前工信部批准的4G频段是2575-2635MHz等高频段。

目前的2G、3G、4G通信网络共存，无论是基站还是室内分布系统，每个通信系统都有各自的天线，现有天线的带宽较窄，在满足2G、3G、4G天线带宽时需要采用多种不同带宽的天线，建站成本高。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中双极化天线带宽较窄缺陷，根据本发明的一个方面，提出一种超宽带小型化轻薄型双极化阵列天线。

本发明实施例提供的一种超宽带小型化轻薄型双极化阵列天线，包括：依次设置的多个辐射片、基片和反射板；基片的正面与辐射片相对，且基片的正面设有激励缝隙；基片的背面与反射板相对，且基片的背面设有第一功分器及两路第一传输线、第二功分器及两路第二传输线；第一传输线和第二传输线分别为两路极化正交的交叉线极化天线的传输线；两路第一传输线分别与第一功分器的两个输出端相连，两路第二传输线分别与第二功分器的两个输出端相连；两路第一传输线和两路第二传输线分别与激励缝隙正交相交、并与基片正面的金属面相连，且传输线与激励缝隙正交相交的四个正交点对称分布；多个辐射片为互相平行设置的圆形辐射片，且辐射片距离基片越远，辐射片的直径越小。

在上述技术方案中，激励缝隙为对称的渐变形状，包括：正十字形渐变形状、菱形十字渐变形状、工字渐变形状；在短路馈点处激励缝隙的宽度最窄，越靠近激励缝隙中央位置激励缝隙的宽度越宽，短路馈点为传输线与激励缝隙正交相交的正交点。

在上述技术方案中，基片背面在基片正面的激励缝隙的映射位置设置有与激励缝隙形状相同的十字缝隙，十字缝隙与各传输线支路相连通；在十字缝隙的中央位置设有与激励缝隙形成电容耦合的圆形金属面，圆形金属面的四周都被十字缝隙所包围。

在上述技术方案中，还包括：相移90度等功率分配器；第一功分器和第二功分器的输入端分别与相移90度等功率分配器的两个输入端相连。

在上述技术方案中，基片上设有多个过孔，且过孔沿传输线边沿和/或激励缝隙边沿分布；基片正面的金属面与基片背面的金属面通过过孔相连。

在上述技术方案中，还包括：介质层；介质层设置于辐射片与基片的正面之间，以及设置于多层辐射片之间，介质层的介电常数大于空气的介电常数。

在上述技术方案中，基片采用高介电常数基片，介质层和高介电常数基片的介电常数的取值范围分别为：

1≤M≤10；3.5≤N≤10；

其中，M为介质层的介电常数，N为高介电常数基片的介电常数。

在上述技术方案中，辐射片为弧面辐射片，弧面辐射片的弧面表面呈碗状设置。

在上述技术方案中，弧面辐射片的碗状底部形状包括圆面和平面，且弧面辐射片的弧面开口朝上或朝下。

在上述技术方案中，辐射片为弧面辐射片，弧面辐射片的弧面表面呈碗状设置；弧面辐射片的碗状底部形状包括圆面和平面，且弧面辐射片的弧面开口朝上或朝下。

本发明实施例提供的超宽带小型化轻薄型双极化阵列天线，由第一传输线和第二传输线分别传输极化相差90度的两路传输信号，由等分二功分器将每路信号分成两路支路信号，该四条传输线支路同时激励十字星形激励缝隙，形成四次馈电，产生的电磁波激励多层辐射片，在多层薄层空间内形成多个不同频率的驻波型电磁场，并通过反射板二次激励这些辐射片，使得电磁波在大小不同的多层辐射片对应的不同频段中形成了多次谐振，从而达到扩展频带的效果。通过加入相移90度等功率分配器，使得输出的交叉线极化波在空间中形成交叉圆极化波，同时采用多层弧形辐射片，减少交叉圆极化波近场的干扰，使得交叉圆极化圆度更好，隔离度更高。同时，通过提高基片的介电常数，以及把辐射片与基片之间的空气层和多层辐射片之间的空气层改变成介质层，提高介质层的介电常数，来缩小超宽频天线的体积，可以控制天线的波束宽度，实现了超宽带超小型可控制波束宽度的天线。