[发明专利]天线阵元和阵列天线

说明书

本申请涉及一种天线阵元以及阵列天线。天线阵元包括辐射单元、第一馈电巴伦、第二馈电巴伦和反射底板，其中第一馈电巴伦和第二馈电巴伦相互正交交叉连接，并且第一馈电巴伦的顶部和第二馈电巴伦的顶部都固定到辐射单元，第一馈电巴伦的底部和第二馈电巴伦的底部都固定到反射底板；并且其中辐射单元包括辐射介质基板以及印制在辐射介质基板上的辐射体，辐射体包括四个相同形状的振子臂，每一振子臂通过短路线路与相邻的振子臂连接。通过该天线阵元以及阵列天线，可以改善天线的交叉极化，进而提高天线阵元在不同极化方式、不同入射角度下阵列天线的相位一致性。

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及可用于无线通信定位的天线阵元和阵列天线。

背景技术

随着工业互联网、物联网和车联网的快速发展，高精度定位成为智能机器人、无人车等移动终端不可或缺的关键支撑服务。目前常用的定位技术主要包括卫星导航定位技术和无线通信定位技术。卫星导航定位技术由于其信号功率低、穿透力弱，因此主要用于室外开阔环境下的终端定位，但无法在受遮蔽的环境和室内环境提供导航定位服务。无线通信定位技术主要在无线通信系统使用，其通常通过测量信号的到达时间(Time of Arrival,TOA)、到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)、到达角(Angle of Arrival,AOA)、离开角(Angle of Departure,AOD)以及接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)等参数来实现定位。在诸如5G通信系统和Wi-Fi通信系统之类的无线通信系统中，可通过使用基站阵列天线测量AOA和/或AOD来对移动终端进行定位。利用阵列天线来进行定位的方法可包括幅度测向法和相位测向法，其中幅度测向法主要利用阵列天线的幅度方向图特性来测量信号的AOA和/或AOD，而相位侧向法主要利用阵列天线的相位方向图特性来测量信号的AOA和/或AOD。在当前无线通信系统中，所使用的阵列天线的各天线阵元之间的间距通常小于或者等于半个波长，各天线阵元之间存在较强的耦合，并且各天线阵元相位特性会随着入射信号极化方式、入射角的改变而发生显著变化，难以保持阵列天线中的各天线阵元的相位一致性，并且难以在部署前后对各天线阵元间的相位偏差进行精确测定和补偿。

考虑到阵列天线测量AOA和/或AOD的相位测向法可以实现更高的测量精度，因此有必要提供一种阵列天线，使得可以提高天线阵元在不同极化方式、不同入射角度下阵列天线的相位一致性，进而确保测向精度，最终实现对无线终端的精确定位。

发明内容

鉴于以上技术问题，本申请提供了一种天线阵元和阵列天线，使得可提高天线阵元在不同极化方式、不同入射角度下阵列天线的相位一致性，进而确保测向精度，最终实现对无线终端的精确定位。

在本申请的第一方面，提供了一种天线阵元，所述天线阵元包括辐射单元、第一馈电巴伦、第二馈电巴伦和反射底板，其中，所述第一馈电巴伦和所述第二馈电巴伦相互正交交叉连接，并且所述第一馈电巴伦的顶部和所述第二馈电巴伦的顶部都固定到所述辐射单元，所述第一馈电巴伦的底部和所述第二馈电巴伦的底部都固定到所述反射底板；并且其中，所述辐射单元包括辐射介质基板以及印制在所述辐射介质基板上的辐射体，所述辐射体包括四个相同形状的振子臂，每一振子臂通过短路线路与相邻的振子臂连接。

在一种实现中，每一振子臂在对角线方向上包括对角线槽。

在一种实现中，所述对角线槽包括第一线槽部分和第二线槽部分，其中所述第一线槽部分为弧形槽，所述第二线槽部分为线形槽。

在一种实现中，所述辐射单元的长度为0.2-0.4个工作中心频点的波长，并且所述辐射单元的宽度也为0.2-0.4个工作中心频点的波长。

在一种实现中，所述第一馈电巴伦的第一表面上印制有第一Γ型耦合馈电结构，所述第一Γ型耦合馈电结构的横向方向部分呈凹形，并且所述第一馈电巴伦的第二表面上印制有第一金属地。