【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁辐射，更具体地，涉及多频共口径的收发复用圆极化天线结构单元及其阵列。
技术介绍
1、天线作为接收和发送无线电波的基本装置，是无线通信系统必不可少的组成部分，其中，由于圆极化天线具有良好的抗多径效应及抗雨雾等天气因素干扰的能力，因而在移动通信、基站定位等领域中受到广泛应用，常见的圆极化阵列天线形式通常基于微带线结构实现，其结构简单、易于加工、剖面较低，且由于圆极化天线电磁波电场的特性，对收发天线位置不敏感，使得天线的安装和应用更加便捷，更适用于移动通信场景；并且，圆极化天线可接收任意极化的来波，其辐射波也可由任何极化天线收到；圆极化天线具有旋向正交性，同时，极化波入射到对称目标（如平面、球面等）时旋向逆转，不同旋向的电磁波具有较大数值的极化隔离。
2、但圆极化天线也通常存在带宽较窄、收发效率较低的问题，在将圆极化天线应用于需要高效能、高性能天线等的应用场景时，在天线整体小型化、孔径有限的条件下，由于天线必须满足同时收发的要求，收发天线又各自占用一部分孔径，也会导致收发天线的有效孔径变小。
技术实现思路
1、本专利技术旨在克服上述现有技术的至少一种不足，提供一种实现了宽频圆极化、多频共口径及收发天线复用的天线结构单元及其阵列。
2、本专利技术的一个目的在于提供一种多频共口径的收发复用圆极化天线结构单元，所述天线结构单元由上至下依次包括第一频段天线单元及第二频段天线单元，且所述第一频段天线单元及第二频段天线单元中心共轴设置；
3、所述
4、所述第二频段天线单元至少包括由上至下设置的第二辐射贴片及第二馈电结构；所述第二馈电结构包括若干给第二馈电贴片、第二金属化过孔及第二微带馈电网络，所述第二金属化过孔连接所述第二馈电贴片及所述第二微带馈电网络；所述第二微带馈电网络包括一个第二微带环形电桥，所述第二金属化过孔与所述第二微带馈电网络的连接处形成两个馈电端口，且两个第二馈电端口的相位差为90°；
5、所述天线结构单元中还包括金属地板，所述金属地板为设置在所述第一微带馈电网络与所述第二微带馈电网络之间的中间层。
6、在本技术方案中，天线结构单元中包含上下共轴设置的第一频段天线单元及第二频段天线单元，至少允许了两种不同频段天线能够在同一个口径面内同时工作，从而节省了两种不同频段天线所占的空间，降低了天线结构单元的整体尺寸；同时，不同频段天线单元采用独立的馈电结构，且二者的馈电结构间不互相连接，同时，第一微带馈电网络与第二微带馈电网络之间通过金属地板分隔，避免了第一频段天线单元及第二频段天线单元间的相互耦合，提高了不同频段的天线间的收发隔离度，保证了天线结构单元整体在两个频段间的收发效率。具体地，在第一频段天线单元中，第一馈电结构包括若干个第一馈电贴片、第一金属化过孔及两个第一微带环形电桥，每个第一微带环形电桥分别连接相邻的两个第一金属化过孔，从而在第一馈电结构中由第一微带环形电桥及第一金属化过孔的连接处形成了四个第一馈电端口；在第二频段天线单元中，第二馈电结构包括若干个第二馈电贴片、第二金属化过孔及一个第二微带环形电桥，且第二微带环形电桥连接相邻的两个第二金属化过孔冰箱成两个馈电端口；在第一频段天线单元及第二频段天线单元中，其对应的馈电结构中均采用了微带环形电桥以实现在其对应频段中对天线的收发复用，从而提高了天线结构单元整体的效率和性能。进一步地，在第一频段天线单元中，形成了相位差依次产生0、90°、180°、270°的四个第一馈电端口，从而通过采用四馈的方式在第一频段天线单元中产生了圆极化；在第二频段天线单元中，形成了相位差为90°的两个第二馈电端口，从而通过采用双馈的方式在第二频段天线单元中产生了圆极化；同时，在第一频段天线单元及第二频段天线单元中，均通过设置多馈点的方式激励拓宽了收发天线在其对应频段的带宽，实现了宽频圆极化。
7、进一步地，所述第一馈电结构与所述第一辐射贴片、所述第二馈电结构与所述第二辐射贴片间均采用耦合馈电；所述第一馈电贴片和所述第二馈电贴片均与其对应的辐射贴片在竖直方向上存在一定间隙。在本技术方案中，在第一频段天线单元及第二频段天线单元中均采用耦合馈电方式促进各频段天线单元中圆极化波的产生并拓展了其对应的频带宽度，进一步实现了宽频圆极化；同时，通过采用耦合馈电方式，可以通过调整馈电贴片到其对应的辐射贴片的间隙高度，从而便捷地使得馈电贴片与辐射贴片间达到阻抗匹配，从而实现更宽的频带宽度，进一步地，也使得天线结构单元能够适应更多的应用场景，提高了其通用性和灵活性。
8、进一步地，所述第一辐射贴片采用圆形贴片；所述第一馈电贴片远离所述第一辐射贴片中心的一端不超出所述第一辐射贴片的覆盖范围；
9、所述第二辐射贴片采用圆形贴片，且所述第二辐射贴片的尺寸大于所述第一辐射贴片，所述第二馈电贴片远离所述第二辐射贴片中心的一端不超出所述第二辐射贴片的覆盖范围；
10、所述第一金属化过孔贯穿所述第二辐射贴片设置；在所述第二辐射贴片上，与所述第一金属化过孔相交处开设有第一避空槽，所述第一避空槽的尺寸大于所述第一金属化过孔。
11、在本技术方案中，第一辐射贴片及第二辐射贴片均采用圆形贴片，通过层叠共轴设置的圆形贴片激励天线结构单元中圆极化波的产生，同时，使得第二辐射贴片的尺寸大于第一辐射贴片，第二辐射贴片作为第一辐射贴片的参考地，第一辐射贴片亦作为第二辐射片的引向片，从而对第二频段天线单元的方向图进行引向，提高了两个频段天线单元的增益，拓宽了二者的工作带宽，进一步实现了宽带圆极化。进一步地，在每个频段天线单元中，其馈电贴片的大小均不大于其辐射贴片的尺寸，由于第一频段天线单元及第二频段天线单元间层叠设置，可通过空间上的合理布局，使得第一频段天线单元中的第一金属化过孔穿过第二辐射贴片及第二馈电贴片，从而使得两个天线单元嵌套在一起，充分利用载体空间，实现了天线结构单元的低剖面及小型化；同时，为了使得第一金属化过孔的嵌套设置不影响第二频段天线单元的使用功能，在第二辐射贴片上与第一金属化过孔相交处开设大于第一金属化过孔的第一避空槽，避免了二者的直接接触，从而减小了不同工作频段天线单元之间的电磁耦合，提高了不同频段天线单元间的隔离度，使得多个频段的天线单元间可以相互独立工作，保证了各频段天线单元的工作性能。
12、进一步地，所述第一馈电结构包括四组第一馈电贴片及第一金属化过孔，所述第一馈电贴片以所述第一辐射贴片的中心为原点对称设置并呈十字线形分布，且所述第一馈本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多频共口径的收发复用圆极化天线结构单元，其特征在于，所述天线结构单元由上至下依次包括第一频段天线单元及第二频段天线单元，且所述第一频段天线单元及第二频段天线单元中心共轴设置；
2.根据权利要求1所述的多频共口径的收发复用圆极化天线结构单元，其特征在于，所述第一馈电结构与所述第一辐射贴片、所述第二馈电结构与所述第二辐射贴片间均采用耦合馈电；所述第一馈电贴片和所述第二馈电贴片均与其对应的辐射贴片在竖直方向上存在一定间隙。
3.根据权利要求2所述的多频共口径的收发复用圆极化天线结构单元，其特征在于，所述第一辐射贴片采用圆形贴片；所述第一馈电贴片远离所述第一辐射贴片中心的一端不超出所述第一辐射贴片的覆盖范围；
4.根据权利要求1所述的多频共口径的收发复用圆极化天线结构单元，其特征在于，所述第一馈电结构包括四组第一馈电贴片及第一金属化过孔，所述第一馈电贴片以所述第一辐射贴片的中心为原点对称设置并呈十字线形分布，且所述第一馈电贴片间互不连接；
5.根据权利要求4所述的多频共口径的收发复用圆极化天线结构单元，其特征在于，所述第二馈电结构包
6.根据权利要求5所述的多频共口径的收发复用圆极化天线结构单元，其特征在于，所述第二馈电贴片的设置位置避让所述第一馈电贴片的设置位置。
7.根据权利要求6所述的多频共口径的收发复用圆极化天线结构单元，其特征在于，所述第一馈电贴片覆盖的范围大于所述第二馈电贴片覆盖的范围；
8.根据权利要求1-7任一项所述的多频共口径的收发复用圆极化天线结构单元，其特征在于，所述第一微带馈电网络位于所述金属地板上层，所述第二微带馈电网络位于所述金属地板下层，所述第二金属化过孔贯穿所述金属地板设置，在所述金属地板上，与所述第二金属化过孔相交处开设有第二避空槽，所述第二避空槽的尺寸大于所述第二金属化过孔。
9.根据权利要求1-7任一项所述的多频共口径的收发复用圆极化天线结构单元，其特征在于，所述第一辐射贴片上开设有金属缝隙，所述金属缝隙为四个线形金属缝隙，所述线形金属缝隙以所述第一辐射贴片的中心为对称中心并呈十字形分布，且所述线形金属缝隙间不相交。
10.一种多频共口径的收发复用圆极化天线阵列，其特征在于，包括控制单元及阵列设置的若干个如权利要求1-9任一项所述的多频共口径的收发复用圆极化天线结构单元，所述天线阵列中的各单元集成于PCB上。
...【技术特征摘要】
1.一种多频共口径的收发复用圆极化天线结构单元，其特征在于，所述天线结构单元由上至下依次包括第一频段天线单元及第二频段天线单元，且所述第一频段天线单元及第二频段天线单元中心共轴设置；
2.根据权利要求1所述的多频共口径的收发复用圆极化天线结构单元，其特征在于，所述第一馈电结构与所述第一辐射贴片、所述第二馈电结构与所述第二辐射贴片间均采用耦合馈电；所述第一馈电贴片和所述第二馈电贴片均与其对应的辐射贴片在竖直方向上存在一定间隙。
3.根据权利要求2所述的多频共口径的收发复用圆极化天线结构单元，其特征在于，所述第一辐射贴片采用圆形贴片；所述第一馈电贴片远离所述第一辐射贴片中心的一端不超出所述第一辐射贴片的覆盖范围；
4.根据权利要求1所述的多频共口径的收发复用圆极化天线结构单元，其特征在于，所述第一馈电结构包括四组第一馈电贴片及第一金属化过孔，所述第一馈电贴片以所述第一辐射贴片的中心为原点对称设置并呈十字线形分布，且所述第一馈电贴片间互不连接；
5.根据权利要求4所述的多频共口径的收发复用圆极化天线结构单元，其特征在于，所述第二馈电结构包括两组第二馈电贴片及第二金属化过孔，所述第二馈电贴片设置于所述第二辐射贴片的中心线上，所述第二馈电贴片间垂直设置且互不连接；所述第二金属化过孔与所述第二馈电贴片间一...
【专利技术属性】
技术研发人员：范伟航，黄兆明，王博琛，贾鹏程，孔翔鸣，
申请(专利权)人：广州程星通信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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