[发明专利]宽频辐射单元及阵列天线

说明书

本发明涉及一种宽频辐射单元及阵列天线，宽频辐射单元包括辐射片。所述辐射片的中部开设有第一辐射缝隙。所述第一辐射缝隙包括相互连通并呈十字正交的横向缝隙和纵向缝隙。所述横向缝隙和所述纵向缝隙的长度均小于辐射片在对应辐射缝隙延伸方向上的长度。所述辐射片上还设有第二辐射缝隙。所述第二辐射缝隙与所述横向缝隙相连通并与所述横向缝隙交叉设置。在第二辐射缝隙的作用下，可产生多个频段的谐振信号，不仅是将十字正交的第一辐射缝隙矢量合成的辐射叠加至沿极化方向上的辐射，同时还将第二辐射缝隙矢量合成的辐射叠加到沿极化方向上的辐射，能达到矢量叠加增强的效果，从而大大展宽了宽频辐射单元的工作频带宽度。

技术领域

本发明涉及通信装置技术领域，特别是涉及一种宽频辐射单元及阵列天线。

背景技术

传统的5G基站产品的特点是多端口，窄频段，全电子赋形，端口一般为64收发通道，频段多集中在2.5GHz～2.7GHz及3.4GHz～3.6GHz。对应的天线系统也是由工作在相应的窄频段金属或PCB对称阵子构成，结构简单，成本低廉适合自动化焊接。随着5G天线系统向着宽带化的方向发展，其特点是工作频段往往跨越两个或者多个频段，例如2.5GHz～3.8GHz或者3.3GHz～4.2GHz甚至更宽的频段。然而，对于传统基站天线的辐射单元来说，增加频带宽度的主要手段就是采用折合阵子以及增加馈电片的匹配支节，或者增加寄生耦合片的方式。这些措施在5G天线中由于成本和空间的原因无法实现。

发明内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种宽频辐射单元及阵列天线，它能够增加工作频段宽度。

其技术方案如下：一种宽频辐射单元，包括：辐射片，所述辐射片的中部开设有第一辐射缝隙，所述第一辐射缝隙包括相互连通并呈十字正交的横向缝隙和纵向缝隙，所述横向缝隙和所述纵向缝隙的长度均小于辐射片在对应辐射缝隙延伸方向上的长度；所述辐射片上还设有第二辐射缝隙，所述第二辐射缝隙与所述横向缝隙相连通并与所述横向缝隙交叉设置。

上述的宽频辐射单元，一方面，通过在辐射片上增设第一辐射缝隙，该辐射片在具有其自身外边缘与天线反射板之间产生的辐射外，还增加了第一辐射缝隙的辐射，使得该宽频辐射单元在天线系统中工作时，可同步产生两种辐射，达到了极化矢量叠加增强的效果，并且通过增加辐射片的对外辐射窗口，可降低微带辐射结构的Q值(Quality factor，品质因数)，有利于拓宽工作频段；并且在辐射片上开设缝隙还可延长电路分布的路径，降低辐射结构的谐振频率，达到小型化设计目的。此外，成十字正交设置的横向缝隙和纵向缝隙可以约束电流分布，形成两种谐振频率接近的电流模式，实现宽带化的设计目的；同时通过成十字型设置的辐射缝隙可约束电流分布，还可以提高辐射场的极化纯度，起到提升交叉极化抑制比的目的。即仅用一层辐射片便可达到传统天线中采用多层贴片结构的同等辐射效率及辐射增益，从而减少了零部件的使用，结构简单，并可降低天线剖面，有利于实现天线小型化。另一方面，在第二辐射缝隙的作用下，可产生多个频段的谐振信号，不仅是将十字正交的第一辐射缝隙矢量合成的辐射叠加至沿极化方向上的辐射，同时还将第二辐射缝隙矢量合成的辐射叠加到沿极化方向上的辐射，能达到矢量叠加增强的效果，从而大大展宽了宽频辐射单元的工作频带宽度。

在其中一个实施例中，所述辐射片为设有蚀刻电路的PCB板或金属片。

在其中一个实施例中，所述第二辐射缝隙的设置方向与所述横向缝隙的设置方向呈夹角设置，所述第二辐射缝隙与所述横向缝隙之间的夹角为45°～135°。

在其中一个实施例中，所述的宽频辐射单元还包括第三辐射缝隙，所述第三辐射缝隙与所述纵向缝隙相连通并与所述纵向缝隙交叉设置；所述第三辐射缝隙的设置方向与所述纵向缝隙的设置方向呈夹角设置，所述第三辐射缝隙与所述纵向缝隙之间的夹角为45°～135°。

在其中一个实施例中，所述第二辐射缝隙为两个以上，所述纵向缝隙的两侧均分布有所述第二辐射缝隙；所述第三辐射缝隙为两个以上，所述横向缝隙的两侧均分布有所述第三辐射缝隙。