【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电磁场与微波。
技术介绍
1、为了满足5g超高速率和超大容量要求，大规模天线技术(massive multiple inmultiple out,m-mimo)被使用，但是由于受限的空间，天线之间的互耦效应已经不能被忽视，需要采用新的技术和方法解决天线之间的互耦问题。同时更多的5g基站独立建站会给运营商带来巨大的运营成本，为了降低成本，运营商希望5g天线可以与2g/3g/4g天线共站。因此，多频共口径的基站天线阵列成为当前的研究热点。
2、与2g/3g/4g系统相比，5g基站天线的覆盖范围较小，因此要达到同等水平的天线覆盖需要部署更多的5g基站，如果采用5g基站独立建设的方式，无疑会大幅增加运营商的运营成本，并加剧基站选址资源紧张的问题，针对这一问题，运营商希望实现5g基站天线与2g/3g/4g天线的集成化，采用多个频段以及制式的天线共用地板的共口径多频天线阵列。对于共口径多频天线阵列，不仅存在同频天线之间的互耦问题，同时还存在高低频天线之间的异频互耦问题。
3、由于受限的空间，m-mimo天线单元之间的互耦效应严重，高频天线单元间的耦合会对天线阵的辐射性能造成干扰，造成天线匹配恶化以及方向图畸变等问题。低频天线对高频天线的辐射口径会产生遮挡，导致低频天线的二次辐射，进而导致高频天线的方向图产生严重畸变，并且进一步恶化高频天线之间的互耦，因此研究可以同时解决共口径基站天线的同频互耦以及异频互耦问题的解耦方法非常必要。
4、高、低频天线的堆叠式排布可以最大程度减小天线占用面积，对于
技术实现思路
1、本专利技术是为了解决现有高、低频天线的堆叠式的排布及集成化过程中存在互耦或散射耦合严重的问题，现提供一种加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线。
2、本专利技术所述加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线包括：低频透波天线、人工磁导体层、高频天线和反射板；
3、所述高频天线居中设置在反射板上方，所述高频天线上侧对应设置有低频透波天线，且所述高频天线与低频透波天线的中心相对应；
4、所述低频透波天线与高频天线之间还设置有人工磁导体层；
5、所述人工磁导体层包括多个人工磁导体单元和介质基板i，所述多个人工磁导体层单元呈矩阵排列在介质基板i上表面；
6、每个人工磁导体单元包括方环型金属贴片和方形金属贴片i；所述方形金属贴片i同心设置在方环型金属贴片内。
7、进一步地，本专利技术中，低频透波天线包括1个低频交叉偶极子结构，低频交叉偶极子结构采用同轴馈电和y形馈线耦合馈电结合的方式进行馈电；
8、所述低频交叉偶极子结构包括四个天线臂，所述四个天线臂呈阵列贴设在方形介质基板ii的下表面，每个天线臂包括一块方形金属贴片ii，每个方形金属贴片中心开有十字形镂空口，将所述方向金属贴片等分为四个相同的透波单元，且所述十字形镂空口的四个端未刻蚀到方形金属贴片ii的边缘，每个透波单元中心开有圆形镂空口，且沿圆形镂空口周向等间隔开有四个水滴型镂空口，且所述四个水滴形镂空口的尖端与所述圆形镂空口联通。
9、进一步地，本专利技术中，水滴形镂空口尖端夹角α为36.4°，圆形镂空口中心到水滴形镂空口圆弧边最长距离l为24.26mm。
10、进一步地，本专利技术中，介质基板i厚度为0.813mm。
11、进一步地，本专利技术中，人工磁导体层单元的方环型金属贴片外边边长为28.20mm，内边边长为25.40mm。
12、进一步地，本专利技术中，所述人工磁导体层分为去耦区域与边缘透射区域，所述去耦区域位于人工磁导体层的中部，边缘透射区域位于去耦区域的外侧。
13、进一步地，本专利技术中，所述去耦区域内人工磁导体单元方形金属贴片i的边长为17.00mm，边缘透射区域人工磁导体单元的方形金属贴片i的边长为16.00mm。
14、进一步地，本专利技术中，人工磁导体层采用具有同反射相位特性的人工电磁材料。
15、进一步地，本专利技术中，高频天线包括4个高频交叉偶极子结构，所述4个高频交叉偶极子结构以反射板中心呈阵列等排布，且所述4个高频交叉偶极子结构之间留有空隙；
16、每个高频交叉偶极子结构均采用同轴馈电和y形馈线耦合馈电结合的方式进行馈电；每个高频交叉偶极子结构均包括介质基板iii、四个贴片单元和四块金属挡板；所述四个贴片单元呈正方形排列在介质基板iii的下表面，四块金属挡板沿周向等间隔围设在介质基板iii外侧，四块金属挡板均贴设在所述反射板的上表面，且位于介质基板iii的下方，所述四块金属挡板同时垂直于介质基板iii与反射板。
17、进一步地，本专利技术中，四块金属挡板包括介质基板iiii和金属贴片；所述金属贴片贴设在所述介质基板iiii的的外侧构成一体件。
18、本专利技术实现解耦的原理是通过在高频天线和低频天线之间加载一层人工磁导体层，该人工磁导体层在降低天线整体剖面的同时，作为高频天线的去耦表面，以解决高频天线之间的同频耦合问题。作为去耦表面时，人工磁导体层可以实现对高频电磁波的部分反射作用，将一个高频天线单元的部分电磁波反射到另一个高频天线单元，以此来实现同频解耦。通过调节人工磁导体单元的结构参数，实现了单元透波特性和同相反射特性的独立调控，提高了天线设计的灵活性。低频天线采用加载透波频率选择表面的电磁透明天线。电磁透明天线通过透过高频段的高频天线的辐射，以此来减少异频耦合。
19、人工磁导体层单元的主体设计为方环型金属贴片和内嵌方形金属贴片i。内嵌方形金属贴片i的作用是实现人工磁导体层对高频天线的部分反射，可以引入新的谐振点实现透波特性。加载透波频率选择表面的低频电磁透明天线的主体设计为四个金属片，所述四个金属片中心开有圆形孔，所述圆形口周向等间隔开有四个水滴形孔构成一个透波单元，该透波单元结构具有大角度的入射特性。
20、本专利技术在解决低频天线和高频天线的同频耦合和异频耦合的同时实现了共口径基站天线的低剖面设计，降低了整个天线的剖面高度，有利于在实际场景中的部署和使用，具有创新意义。
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1.加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线，其特征在于，包括：低频透波天线(1)、人工磁导体层(2)、高频天线(3)和反射板(4)；
2.根据权利要求1所述的加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线，其特征在于，低频透波天线(1)包括1个低频交叉偶极子结构，低频交叉偶极子结构采用同轴馈电和Y形馈线耦合馈电结合的方式进行馈电；
3.根据权利要求2所述的加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线，其特征在于，水滴形镂空口尖端夹角α为36.4°，圆形镂空口中心到水滴形镂空口圆弧边最长距离l为24.26mm。
4.根据权利要求1所述的加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线，其特征在于，介质基板I厚度为0.813mm。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线，其特征在于，人工磁导体层单元的方环型金属贴片外边边长为28.20mm，内边边长为25.40mm。
6.根据权利要求1所述的加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线，其特征在于，所述人工磁导
7.根据权利要求6所述的加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线，其特征在于，所述去耦区域内人工磁导体单元方形金属贴片I的边长为17.00mm，边缘透射区域人工磁导体单元的方形金属贴片I的边长为16.00mm。
8.根据权利要求6所述的加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线，其特征在于，人工磁导体层(2)采用具有同反射相位特性的人工电磁材料。
9.根据权利要求1所述的加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线，其特征在于，高频天线(3)包括4个高频交叉偶极子结构，所述4个高频交叉偶极子结构以反射板(4)中心呈阵列等排布，且所述4个高频交叉偶极子结构之间留有空隙；
10.根据权利要求9所述的加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线，其特征在于，四块金属挡板(33)包括介质基板IIII和金属贴片；所述金属贴片贴设在所述介质基板IIII的的外侧构成一体件。
...【技术特征摘要】
1.加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线，其特征在于，包括：低频透波天线(1)、人工磁导体层(2)、高频天线(3)和反射板(4)；
2.根据权利要求1所述的加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线，其特征在于，低频透波天线(1)包括1个低频交叉偶极子结构，低频交叉偶极子结构采用同轴馈电和y形馈线耦合馈电结合的方式进行馈电；
3.根据权利要求2所述的加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线，其特征在于，水滴形镂空口尖端夹角α为36.4°，圆形镂空口中心到水滴形镂空口圆弧边最长距离l为24.26mm。
4.根据权利要求1所述的加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线，其特征在于，介质基板i厚度为0.813mm。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线，其特征在于，人工磁导体层单元的方环型金属贴片外边边长为28.20mm，内边边长为25.40mm。
6.根据权利要求1所述的加载人工磁导体表面解耦的低剖面双频共口径基站天线，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：李红梅，岳子昂，乔浩天，祁嘉然，王克智，毛一帆，余阿祥，刘一丁，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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