[发明专利]一种可波束扫描的大频率比双频天线

说明书

本发明公开了一种可波束扫描的大频率比双频天线，该双频天线采用共享口径的方式集成具有较大频率比的两个频段的辐射单元，其中低频辐射单元采用偶极子天线来产生低频辐射波束，高频辐射单元采用阵列天线来产生高增益的高频扫描辐射波束，该双频天线采用包含基片集成波导在内的独立的馈电结构向阵列天线的各个阵元提供具有独立的幅度和相位的馈电信号，以实现高频辐射波束扫描，该双频天线通过印制电路板工艺实现。本发明可以在两个频段实现高增益、阻抗带宽较宽的辐射波束，且高频段上的辐射波束具有扫描能力，同时该双频天线还具有结构紧凑、加工简单、易于与射频前端电路集成的特点。

技术领域

本发明属于电子领域和无线通信技术，尤其涉及一种可波束扫描的大频率比双频天线。

背景技术

随着无线通信技术的快速发展，具有更宽带宽和更高速率的新型通信技术不断地被部署和实施，为了保障已有的网络和服务能够平稳地演进，现有的移动通信系统基本都是多制式、多频段同时兼容的，这也对通信网络中的基站和终端设备上的天线设计提出越来越高的要求，双频天线可以在一个拓扑结构上同时支持两个不同的频段进行辐射，能够有效减小天线所占用的空间，因此，双频天线在无线通信领域具有非常广泛的应用场景。

对双频天线，相关领域的专家、学者和工程技术人员已经有广泛的研究和一系列的技术成果，近些年来，随着对宽带频谱需求的不断增加，被规划和部署的新通信频谱的频率越来越高，除了传统的6GHz以下频段，还有相当多的毫米波频段也被纳入无线通信的范畴，能够支持具有较大频率比的两个频段的双频天线，特别是同时支持传统低频段和毫米波频段的双频天线也逐渐被相关研究人员所关注，然而，就已公开的相关大频率比双频天线技术与结构而言，还存在着以下几个问题。

1、双频天线的两个频段频率比普遍较低，目前已公开的大部分大频率比双频天线结构适合于两个工作频段的频率比低于5的应用场景，且一部分双频天线结构不能够支持其较高的工作频段覆盖到毫米波频段，这限制了双频天线的实际使用。

2、大频率比的双频天线中的较高工作频段的波束增益和覆盖不能很好地兼顾，目前已公开的大部分大频率比双频天线结构在其较高的工作频段的辐射单元基本采用单个辐射元，只能实现较高的波束增益或者是较宽的波束覆盖范围而不能同时兼顾，考虑到毫米波频段通信对天线的增益和覆盖提出了更严苛的要求，已公开的单个天线结构在不进行组阵的终端应用场景并不适用。

3、大频率比的双频天线的结构普遍不够紧凑，目前已公开的大频率比的双频天线结构，大部分采用分开排布且保留一定距离的方式来保证低频段的辐射单元和高频段的辐射单元均能够正常辐射，这种方式会降低天线结构的紧凑程度，且不利于天线结构与射频前端电路的集成和连接。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种可波束扫描的大频率比双频天线，具有结构紧凑、加工简单且易于与射频前端电路集成的特点。

技术方案：本发明提供的可波束扫描的大频率比双频天线结构，包含双频辐射单元和双频馈电网络两部分，其中双频辐射单元包含低频辐射单元和高频辐射单元，低频辐射单元采用偶极子天线的形式来产生低频固定辐射波束，高频辐射单元采用阵列天线的形式来产生高频扫描辐射波束；双频馈电网络包含低频馈电网络和高频馈电网络，低频馈电网络有一个输入端口和一个输出端口，通过一个馈电结构给低频辐射单元馈电产生固定的低频辐射波束，高频馈电网络采用独立的馈电机制，有N个输入和输出端口，给高频辐射单元的N个阵元馈电产生可扫描的高频辐射波束，具体如下，每一个输入端口通过一个独立馈电结构连接到对应的一个输出端口，每个输出端口连接到对应的一个阵元，在各个输入端口提供特定幅度和相位的馈电组合可以使高频辐射单元的各个阵元产生具有对应幅度和相位的辐射波束，从而合成特定指向的高频辐射波束，提供不同的馈电组合可以得到具有不同强度和指向的辐射波束，实现辐射波束的扫描。

所述的双频天线结构，整个天线结构为平面结构，采用印制电路板工艺实现，采用的层次结构可以为单层印制电路板工艺。