【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线移动通信研究领域，尤其涉及一种双极化低频天线单元、天线阵列及通信设备。
技术介绍
1、由于我国将长期处于2g到5g共存的时代，分别用于2g到5g系统的基站天线共同存在。为实现2g/3g/4g/5g天线的集成，共口径天线阵列得到了广泛的研究。而在多频共口径天线阵列中，天线与天线之间的距离比较近，天线间会产生不可忽略的相互耦合。对于工作于不同频段的异频天线，天线之间的相互耦合尤为严重。天线间强的异频耦合会产生端口隔离恶化、增益下降、阻抗失配和辐射方向图畸变等问题。
2、国内外专家学者们提出了许多共口径天线阵列的设计方法，第一现有文献提出了一种由滤波天线构成的并列排布的双频基站天线阵列，高频和低频天线在带外的散射得到了很好的抑制，天线之间的异频互耦显著减小。然而，该天线阵列体积较大，不同制式天线的集成度较低。第二现有文献提出了一种利用部分反射表面(prs)设计双频共口径天线的方法，为了减轻低频天线对高频天线的遮挡效应，在低频天线和高频天线之间插入一个低通prs，由prs和反射地板形成的腔体，可以补偿高频天线的辐射，从而减小低频天线对高频天线的影响。然而，多层prs的加载使得该天线阵列的结构较为复杂。
3、当下，能够实现高异频隔离的天线阵列，往往存在这些问题：1)多频共口径天线阵列具有较大的体积，难以在有限的空间内部署；2)多频共口径天线阵列的不同制式天线间的排布方式特殊，不适用于大规模天线集成；3)能够实现异频天线紧凑排布的多频共口径天线阵列，其不同制式天线间的异频隔离度一般难以大于25db。
技术实现思路
1、为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本专利技术的目的在于提供一种双极化低频天线单元、天线阵列及通信设备。
2、本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种双极化低频天线单元，包括：
4、超表面层，所述超表面层的第一表面设有超表面，所述超表面包括多个周期性单元，所述周期性单元由环形金属微带线加载电阻器构成；
5、振子臂层，所述振子臂层的第一表面上设有四个平面振子臂；所述振子臂层的第一表面与所述超表面层的第二表面相对，且两者之间存有缝隙；所述多个周期性单元呈现的形状与四个所述平面振子臂呈现的形状相匹配；
6、馈电结构，所述馈电结构的一端与所述振子臂层连接，所述馈电结构的另一端连接至反射地板。
7、进一步地，所述超表面层包括介质基板，所述周期性单元包括金属环和多个电阻器；
8、所述金属环印刷在介质基板上，所述电阻器对称地加载在每个金属环的各个边上，所述超表面具有频率选择性和吸收特性，在工作频段内具有带阻特性和电磁波吸收特性。
9、进一步地，所述多个周期性单元呈十字形排布、矩形环排布、矩形排布、圆形环排布或者圆形排布；
10、所述金属环为中心对称或轴对称结构，所述金属环为矩形环、菱形环、正六边形环、正八边形环或者圆形环；
11、所述电阻器为贴片电阻器或者其他阻性器件，所述电阻器为超表面提供电磁波吸收特性；
12、所述超表面安装在所述平面振子臂的正上方。
13、进一步地，所述平面振子臂为微带环结构，所述四个微带环之间留有耦合空隙，以增大双极化天线的工作带宽；
14、所述平面振子臂的微带环上蚀刻有半波长缝隙，所述半波长缝隙对称地蚀刻在所述微带环上，以在上边带产生辐射零点，进一步增强双极化天线在上边带的带外抑制；
15、所述馈电结构为巴伦结构；所述巴伦结构的一端与所述反射地板连接，所述巴伦结构的另一端与四个所述微带环连接。
16、进一步地，所述振子臂层上设有尼龙柱，用于固定所述超表面层；
17、所述超表面上的环形金属微带线的排布方向与所述平面振子臂的排布方向一致。
18、进一步地，所述超表面通过吸收和抵消平面振子臂上的高频电流，实现所述双极化低频天线单元在上边带的高带外抑制特性。
19、进一步地，所述超表面在高频具有电磁波吸收特性和带阻特性，通过吸收和抵消低频天线单元上的高频感应电流实现高低频天线间高的异频隔离度。
20、本专利技术所采用的另一技术方案是：
21、一种双频共口径天线阵列，包括：
22、反射地板；
23、一个如上所述的双极化低频天线单元，所述双极化低频天线单元安装在所述反射地板的中部位置；
24、至少一个双极化高频天线单元，所述双极化高频天线单元安装在所述反射地板上，且分布在所述双极化低频天线单元的周围。
25、进一步地，所述双极化高频天线单元包括：
26、第一介质基板；
27、引向器，设置在所述第一介质基板的第一表面上；
28、第二介质基板，所述第二介质基板的第一表面与所述第一介质基板的第二表面相对；
29、交叉偶极子，设置在所述第二介质基板的第一表面上，且偶极子表面蚀刻有阶梯式变化的缝隙；
30、四个耦合贴片，设置在所述第二介质基板的第二表面上；
31、巴伦结构，所述巴伦结构的一端与所述第二介质基板连接，另一端连接至所述反射地板。
32、进一步地，所述引向器设置在所述交叉偶极子的正上方，且所述引向器与交叉偶极子之间存有空气间隙；
33、所述引向器为中心对称或轴对称结构，包括但不限于为矩形、圆形、十字形等；所述引向器用于提高天线的方向性和工作带宽；
34、所述耦合贴片为轴对称结构，包括但不限于为矩形、圆形、v字形等；所述耦合贴片为高频天线单元的等效谐振电路引入了额外的电容，以提高双极化高频天线单元的带宽。
35、进一步地，所述双频共口径天线阵列还包括四个竖直金属片，四个所述竖直金属片分别设置在所述双极化低频天线单元的四周，用于控制低频天线单元的波束宽度。
36、本专利技术所采用的另一技术方案是：
37、一种通信设备，其特征在于，包括如上所述的双频共口径天线阵列。
38、本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果：
39、(1)本专利技术设计了一个具有带阻特性和电磁波吸收特性的超表面，并将其应用于双极化低频天线单元和双频共口径天线阵列的设计中。本专利技术的双极化低频天线单元工作于1.7-2.7ghz，振子臂上方的超表面能够吸收和抵消双极化天线上的高频电流，以实现双极化低频天线单元在上边带的高带外抑制特性。此外，超表面造成的插入损耗很小，几乎不会影响双极化天线的辐射效率。
40、(2)本专利技术的双频共口径天线阵列设置了一个工作于1.7-2.7ghz的低频天线单元以及一个或多个工作于3.3-3.8ghz的高频天线单元，低频天线单元的振子臂上方的超表面通过吸收和抵消低频天线单元上的高频感应电流，从而实现了低频天线单元和高频天线单元间高的异频隔离度。由于超表面的加载，在高频天线单元和低频天线单元的中心频率之比小于2的情况下，异频天线间的异本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双极化低频天线单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种双极化低频天线单元，其特征在于，所述超表面层包括介质基板，所述周期性单元包括金属环和多个电阻器；
3.根据权利要求2所述的一种双极化低频天线单元，其特征在于，所述多个周期性单元呈十字形排布、矩形环排布、矩形排布、圆形环排布或者圆形排布；
4.根据权利要求1所述的一种双极化低频天线单元，其特征在于，所述平面振子臂为微带环结构，四个微带环之间留有耦合空隙；
5.根据权利要求1所述的一种双极化低频天线单元，其特征在于，所述振子臂层上设有尼龙柱，用于固定所述超表面层；
6.一种双频共口径天线阵列，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的一种双频共口径天线阵列，其特征在于，所述双极化高频天线单元包括：
8.根据权利要求7所述的一种双频共口径天线阵列，其特征在于，所述引向器设置在所述交叉偶极子的正上方，且所述引向器与交叉偶极子之间存有空气间隙；
9.根据权利要求6所述的一种双频共口径天线阵列，其特征在于，所述双频共口径
10.一种通信设备，其特征在于，包括如权利要求6-9任一项所述的双频共口径天线阵列。
...【技术特征摘要】
1.一种双极化低频天线单元，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种双极化低频天线单元，其特征在于，所述超表面层包括介质基板，所述周期性单元包括金属环和多个电阻器；
3.根据权利要求2所述的一种双极化低频天线单元，其特征在于，所述多个周期性单元呈十字形排布、矩形环排布、矩形排布、圆形环排布或者圆形排布；
4.根据权利要求1所述的一种双极化低频天线单元，其特征在于，所述平面振子臂为微带环结构，四个微带环之间留有耦合空隙；
5.根据权利要求1所述的一种双极化低频天线单元，其特征在于，所述振子臂层上设有尼龙柱，用于固定所述超表面层；<...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹云飞，翟键鸿，车文荃，薛泉，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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