[实用新型]一种辐射系统及天线阵列

说明书

技术领域

本实用新型主要涉及一种辐射系统，更具体地涉及在两个波段工作的辐射系统及其天线阵列。

背景技术

移动通信领域常常同时存在几种不同的通信技术。例如，当前有第二代（2G）和第三代（3G）网络共存于移动通信网络中。为了向不同网络的用户提供服务，移动通信基站需要具有不同频率的通信能力，即在不同波段的通信能力。因此，一种辐射和/或接收的结构如天线，用于移动通信基站时可能需要包括不同频率的辐射单元以用于不同的网络，例如具有高频单元和低频单元的辐射结构，也称为双波段辐射结构。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种辐射系统，包括一低频辐射器以及其内部的高频辐射器，从而使得辐射器系的整体高底降低，低频辐射器与高频辐射器之间有良好的隔离度。

本实用新型的另一目的在于提供具有双频辐射系统的天线阵列，其具有较小尺寸以及良好的隔离特性。

为获得上述目的，本实用新型提供一种辐射系统包括具有碗状结构的低频辐射器、设置于碗状结构低频辐射器内的高频辐射器、以及位于高频辐射器下方以及位于低频辐射器的碗状结构内部的超材料反射器（metamaterial reflector）。超材料反射器包括设置于高频辐射器下方的超表面（metasurface）以及位于超表面下方的金属反射面。

进一步地，超表面与高频辐射器下表面之间的距离为0.01λ_h~0.15λ_h，超表面与金属反射面之间的距离小于0.2λ_h，其中 λ_h是高频辐射器的工作波长。

进一步地，一系统底座设置于低频辐射器的辐射器底座上方，且系统底座的底部连接于辐射器底座；系统底座的顶端连接于给高频辐射器馈电的巴伦；系统底座为圆筒形；给高频辐射器馈电的巴伦的一部分位于圆筒形系统底座的内部；系统底座将高频辐射器定位及保持高频辐射器的辐射面比低频辐射器辐射面高度相同或较低。

进一步地，所述金属反射面为实心金属平面；超表面和金属反射面各设有一开孔，以供巴伦穿过；巴伦不直接接触超表面而直接接触金属反射面。

进一步地，超材料反射器进一步地包括位于超表面和金属反射面之间的介质材料层；超表面小于低频辐射器的孔径尺寸而大于高频辐射器的孔径尺寸；所述超表面是平面或曲面。

进一步地，超表面和金属反射面共同反射高频辐射器朝向低频辐射器的大部分辐射；超材料反射器在高频辐射器的工作频率范围内形成辐射磁导体；所述超表面是具有所需的亚波长厚度和电磁特性的人造板材构成的电磁超表面。

进一步地，超表面包括排列于一个平面内的多个金属单元；各金属单元的尺寸小于0.25λ_h，其中 λ_h是高频辐射器的工作波长。

进一步地，至少两个相邻的金属单元相互间隔开；每个金属单元与相邻金属单元的间距小于0.1λ_h；至少两对相邻的金属单元有不同的间距；至少两个金属单元具有不同尺寸和/或形状；每一金属单元具有方形、长方形、圆形、L形、螺旋形或方框形中的一种形状。

进一步地，超表面进一步地包括介质板，金属单元布置在介质板上。

进一步地，超表面包括多个亚层，每一亚层包括排列在一个平面内的多个金属单元，每一金属单元的尺寸小于0.25λ_h，其中λ_h 是高频辐射器的工作波长。

进一步地，金属反射面的边长小于0.3λ_L，其中 λ_L是低频辐射器的工作波长；高频辐射器的辐射面与低频辐射器的辐射面高度相同或较低。

进一步地，所述低频辐射器包括双极化辐射装置，该双极化辐射装置具有四个导电偶极辐射组件形成于辐射器底座上；各偶极辐射组件包括一对巴伦与辐射器底座连接；每一根巴伦连接于一条支臂；一条加载段固定于支臂的一末端；各支臂包括第一臂部以及第二臂部 ；第一臂部的一末端固定于相应的巴伦， 第一臂部的另一末端连接于所述第二臂部；第一、第二臂部之间的内角等于或小于135°；加载段位于所述第二臂部自由端且向上和向下延伸至预定长度；第一臂部的实际长度、第二臂部的实际长度以及加载段的有效长度的总和等于0.25λL；一对加载段相互平行且间隔。