[发明专利]一种双频可展宽波束宽度的贴片天线

说明书

本发明提供了一种双频可展宽波束宽度的贴片天线，包括依次层叠的辐射层、介质层和金属地板，还包括馈电体，所述辐射层由辐射贴片以及寄生在所述辐射贴片周边的金属折叠环构成，所述馈电体对所述辐射贴片馈电；所述金属折叠环包含辐射片段和耦合片段，所述耦合片段与所述辐射贴片耦合，所述辐射片段所在的平面与所述辐射贴片相互垂直。采用简易且易于加工的结构，实现了展宽波束宽度，波束宽度增加30％；通过单馈实现双频展宽带宽，以满足不同应用场景的需求，克服了现有天线存在的波束宽度窄、剖面高的缺陷，实现性能高兼容、结构小型化。在几乎不增加天线剖面的情况下，可根据信号覆盖的需要，灵活地展宽半功率波束宽度，提高信号覆盖的质量。

技术领域

本发明涉及无线通讯技术领域，尤其是指一种双频可展宽波束宽度的贴片天线。

背景技术

在现代无线通信系统中，双频宽波束天线正因为比传统天线可以实现更大范围的辐射所以受到市场欢迎，可展宽波束宽度天线是当代信息技术应用中的一个关键技术，在系统宽带化和多频化的应用系统中必须得到很好地解决，用以满足天线小尺寸，重量轻、易于安装和双频或者多频覆盖方面的应用需求；目前，市场上的多频天线设计常采用叠层结构，忽略了天线单元本身的性能，设计的天线往往结构复杂、剖面较高。尽管通过加载结构可以实现宽波束宽度，但带宽和小型化等性能大大降低。其次，随着中国运营商的发展，用户的增加，原有的单频逐渐无法满足通信系统扩容需求时，多频的使用是必然趋势，从减少基建投资、节省天线空间及塔顶负载等角度看，将高低频集成于一副天线的多频段应用越来越接近于现实要求，因此对双频段可展宽波束宽度的天线性能以及双频段可展宽波束宽度天线应用场景和应用的指导性研究探讨有着十分重要的现实意义。双频可展宽波束宽度的贴片天线因为其优良的天线性能受到广泛关注，例如多频点，低剖面，低成本和宽频、宽角度信号覆盖。但是，市场上绝大多数微带贴片天线的半功率波束宽度和带宽都较窄，为解决这个问题，常用的方法是引入金属腔体来展宽波束宽度，金属腔体本身会带来辐射，从而在低仰角引入了额外的波束来实现展宽波束宽度。由于加载金属腔会导致天线剖面较高，而如今应用天线的环境和场所对天线小型化要求非常严苛，因此，微带贴片天线首先应该具有较高的波束宽度，在不增加天线尺寸的前提下展宽波束宽度；通过加载缝隙和寄生枝节展宽波束宽度，但是要实现覆盖多频会使天线结构复杂，加工工艺繁琐结构不稳定不利于生产，且带宽较窄。

针对室内多设备多频点的特点，很多场景下要求天线可以接收发多信号，但相应的天线设计较少，且存在剖面高、馈电网络复杂、带宽窄和波束窄等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：设计一种双频宽波束天线，该天线除了能够实现双频、展宽波束宽度外，还需克服了结构复杂、高剖面、难加工等问题，满足不同应用场景的需求。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种双频可展宽波束宽度的贴片天线，包括依次层叠的辐射层、介质层和金属地板，还包括馈电体，所述辐射层由辐射贴片以及寄生在所述辐射贴片周边的金属折叠环构成，所述馈电体对所述辐射贴片馈电；所述金属折叠环包含辐射片段和耦合片段，所述耦合片段与所述辐射贴片耦合，所述辐射片段所在的平面与所述辐射贴片相互垂直。

进一步地，所述金属折叠环至少设置有两个，所述辐射层关于所述辐射贴片的中轴线呈镜像对称。

进一步地，所述耦合片段与所述辐射贴片位于同一平面上。

进一步地，所述辐射贴片的投影落均在所述金属地板内，所述金属地板的投影均落在所述介质层内，所述金属折叠环的投影均落在所述介质层上。

进一步地，所述辐射贴片为用于形成TM₀₁或TM₁₀谐振模的矩形金属片，所述金属折叠环至少设置有四个且将所述矩形金属片包围。