[发明专利]一种低剖面双极化天线、阵列天线及无线通信设备

说明书

本发明公开了一种低剖面双极化天线、阵列天线及无线通信设备，双极化天线包括由上至下依次分布的，第一金属层、第一介质基板、第二金属层、第二介质基板、第三金属层、第三介质基板及第四金属层；第一金属层设置双极化微带天线单元；第三金属层设置双极化馈电网络；第二金属层是双极化微带天线单元的参考地平面，第四金属层为双极化馈电网络的参考地平面。本发明具有带宽宽、成本低、体积小、重量轻和工艺成熟的特点，可满足5G毫米波通信设备规模化市场应用需求。

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种低剖面双极化天线、阵列天线及无线通信设备。

背景技术

随着5G通信技术的发展，为了克服sub-6G频谱资源紧缺的问题，毫米波在大带宽、高速率通信方面有显著优势。但在5G毫米波频段，电磁波信号空间损耗大，传播路径短，为此，需要毫米波高增益高方向性的阵列天线。同时，为了满足市场对5G毫米波大规模应用的需求，5G毫米波阵列天线同时需要满足体积小、重量轻、成本低和工艺成熟可靠的要求。

双极化阵列天线，可以同时接收或发射两个极化方式相互垂直的信号，而且互不干扰，可减少天线数量，节省天线占用的空间。同时，提供极化分集以对抗多径衰落和增加信道容量。

但是目前市场上毫米波双极化阵列天线比较少见，目前适合于5G毫米波通信的双极化阵列天线大都处于预研阶段，常见的是毫米波单极化阵列天线，通过两幅不同极化的阵列天线，来满足hybrid-Beamforming应用场景MIMO通信的需求，但天线数量较多，不利于设备小型化设计。工艺实现方面，采用LTCC工艺的毫米波阵列天线，由于其工艺成熟度偏低，同时成本居高不下，对5G毫米波通信的大规模应用具有较大局限性。

中国专利公开号“CN109066063”，发明名称“一种低剖面LTCC毫米波双极化阵列天线”采用LTCC工艺，基于SIW传输电路结构，任意层互连，通过不同层间的缝隙耦合，完成上中下三层馈电网络，实现双极化阵列天线。此专利设计适合于采用LTCC结构，成本高，工艺成熟度相对HDI低，很难满足大规模市场应用。

中国专利公开号“CN109921187 A”，发明名称“毫米波双极化天线和阵列天线”，采用SIW和SIEW结构，根据不同层间馈电，设计了一款双极化的阵子单元，但文中没有明确工艺可实现性，且阵元结构的馈电形式很难实现二维的阵列排布。

因此，为了满足5G毫米波通信大规模应用，需要低成本、体积小、重量轻和工艺实现成熟的双极化阵列天线解决方案。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明的第一个目的是提供一种低剖面双极化天线。

本发明的第二个目的是提供一种阵列天线。

本发明的第三个目的是提供一种无线通信设备。

本发明的第一个目的采用如下技术方案：

一种低剖面双极化天线，包括由上至下依次分布的，第一金属层、第一介质基板、第二金属层、第二介质基板、第三金属层、第三介质基板及第四金属层；

第一金属层设置双极化微带天线单元；

第三金属层设置双极化馈电网络；

第二金属层是双极化微带天线单元的参考地平面，第四金属层为双极化馈电网络的参考地平面。

所述双极化微带天线单元包括两个天线子单元，两个天线子单元的结构尺寸相同。

所述天线子单元包括方形贴片，所述方形贴片的四个边开有半圆形缺口，缺口设置馈电圆盘进行侧边耦合馈电，所述馈电圆盘的中心位置设置金属化过孔与双极化馈电网络连接，实现对馈电圆盘的馈电。