[发明专利]一种基于结构复用的小型化高隔离度共口径天线

说明书

本发明属于共口径天线的技术领域，具体提供一种基于结构复用的小型化高隔离度共口径天线，用以进一步减小共口径天线占用面积。本发明首先利用贴片天线的电场在贴片天线中心处为零的特征，在贴片天线中心处引入短路点，使得在不改变贴片天线的工作频率的基础上，减半了贴片天线的占用面积，从而达到小型化sub‑6G贴片天线的目的；然后，将基片集成波导天线与馈电结构复用作为贴片天线，进而实现基片集成波导天线和贴片天线共口径设计；最终实现了小型化的高隔离度sub‑6G和38GHZ共口径天线。

技术领域

本发明属于共口径天线的技术领域，更具体的，涉及未来5G通信中sub-6G(3.5GHz)和毫米波频段(38GHz)的共口径天线。

背景技术

针对现有4G通信系统中sub-6G频谱资源紧张导致的通信速率无法进一步提升问题，未来5G通信系统中将会采用sub-6G频段和毫米波频段(如28GHz和38GHz)共存方案以拓宽频谱，提升通信速率。天线作为通信系统中必不可少的一部分，未来5G通信系统将会同时拥有sub-6G天线和毫米波频段天线；如何在有限的空间内放置两个频段的天线将会是一个巨大的挑战。

天线小型化技术是指在不改变天线工作频率的条件下，减小天线所占用的物理面积或者体积。共口径天线技术是指将多个频段，多种极化，多种工作方式，多种功能的天线放置于同一个物理口径面内，从而减小天线的占用面积。未来5G通信系统中，sub-6G天线将会占用绝大部分物理面积；为此应该先将sub-6G天线小型化，然后再将其与毫米波频段天线共口径以契合如5G通信中的基站、终端等物理尺寸有限的应用场景。然而，sub-6G和毫米波频段频率比差异较大，如何同时满足两个频段天线的高性能也是一个亟待克服的问题。

传统共口径天线基本只关注将不同频段的天线放置于统一物理口径面内，很少关注小型化问题。如文献“Zhou,P.K.Tan and T.H.Chio,“Wideband,low profile P-and Kuba nd shared aperture antenna with high isolation and low cross-polarisation,”IET Microw.,Antennas Propag.,vol.7,no.4,pp.223-229,Mar.2013.”中采用重叠技术设计P/Ku频段共口径天线，将不同频段的贴片天线重叠放置在不同层，并且低频频段的贴片可用作高频天线的金属地；但是，由于高频贴片的地会影响其工作性能，因此很难将低频贴片小型化后再与高频贴片共口径。又如文献“S.G.Zhou,and T.H.“Chio,Dual-wideband,Dual-polarized Shared Aperture Antenna with High Isolation andLow Cross-polarization”,2012International Symposium on Antenna andPropagation(ISAP),Nagoys,Japan.29,Oct.2012.”中的L/X频段共口径天线，将不同频段的贴片重叠放置，并且在低频上刻蚀出可供高频贴片辐射的空气窗口；该结构无法满足在共口径的情况下，对低频进行小型化。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有共口径天线结构无法小型化的问题，提供一种基于结构复用的小型化高隔离度共口径天线，用以进一步减小天线占用面积；本发明首先利用贴片天线的电场在贴片天线中心线处为零的特征，在贴片天线中心线处引入短路点，使得在不改变贴片天线的工作频率的基础上，减半了贴片天线的占用面积，从而达到小型化sub-6G贴片天线的目的；并且在此基础上再将毫米波频段基片集成波导天线与小型化后的贴片天线共口径，最终实现了小型化的高隔离度sub-6G和38GHZ共口径天线。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于结构复用的小型化高隔离度共口径天线，包括：从下往上依次层叠设置的下层金属覆铜层7、下层介质层6、馈电网络层5、中层介质层4、中层金属覆铜层3、上层介质层2及上层金属覆铜层1；其特征在于：