CN107171075A - 多频阵列天线和通信*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多频阵列天线和通信***，属于天线技术领域。该多频阵列天线包括：反射板和不同工作频段的至少两个微带天线；该至少两个微带天线中每个微带天线包括各自的馈电网络和各自的辐射单元集合，该至少两个微带天线包括：第一微带天线和第二微带天线；第一微带天线的第一辐射单元集合中的多个辐射单元在反射板上构成的图形与第二微带天线的第二辐射单元集合中的至少一个辐射单元在反射板上构成的图形存在重叠区域。本发明通过使第一辐射单元集合的辐射单元在反射板上构成的图形与第二辐射单元集合的辐射单元在反射板上构成的图形存在重叠区域，解决了相关技术中多频阵列天线尺寸较大的问题。达到了可以减小多频阵列天线的尺寸的效果。

Description

多频阵列天线和通信***

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种多频阵列天线和通信***。

背景技术

阵列天线是多个辐射单元按一定规律排列组成的天线。多频阵列天线是由支持不同工作频段的多个阵列天线共同组成的一个天线集合。

由于传统的多频阵列天线由多个阵列天线组成，因此，多频阵列天线尺寸较大。

发明内容

为了解决传统的多频阵列天线尺寸较大的问题，本申请提供了一种多频阵列天线和通信***。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种多频阵列天线，该多频阵列天线包括：反射板和不同工作频段的至少两个微带天线。其中，至少两个微带天线中每个微带天线都包括各自的馈电网络和各自的辐射单元集合。该至少两个微带天线可以包括：第一微带天线和第二微带天线，第一微带天线的第一辐射单元集合包括阵列排布的多个辐射单元，第二微带天线的第二辐射单元集合包括至少一个辐射单元。第一辐射单元集合和第二辐射单元集合位于反射板的同一侧。该第一辐射单元集合中的多个辐射单元在反射板上构成的图形与该第二辐射单元集合中的至少一个辐射单元在反射板上构成的图形存在重叠区域。

其中，反射板即为导体接地板，反射板用于与辐射单元共同配合产生电磁波。多个辐射单元在反射板上构成的图形可以是指多个辐射单元在反射板上的设置位置所围成或连成的图形。

由于多频阵列天线的尺寸通常是由反射板的大小决定的，而反射板的大小又是由该多频阵列天线中所有辐射单元在反射板上所占区域的大小决定的，因此，第一辐射单元集合中的多个辐射单元在反射板上构成的图形与第二辐射单元集合中的辐射单元在反射板上构成的图形存在重叠区域能够达到减小多频阵列天线的尺寸的效果。

一种可选的实现中，该多频阵列天线还可以包括介质基板，介质基板用于使辐射单元和反射板之间形成开路，微带天线在辐射单元和反射板之间的开路上可以形成电磁波，该介质基板可以为空气基板或介电常数大于1的基板。

示例性的，在该多频阵列天线中，第一微带天线的工作频段可以为2.4吉赫兹(英文：gigahertz；符号：GHz)频段，第二微带天线的工作频段可以为5GHz频段，2.4GHz频段和5GHz频段是两种较为常用的工作频段。

一种可选的实现中，多频阵列天线还包括介质基板，介质基板设置在至少两个微带天线中每个微带天线各自的辐射单元集合与反射板之间，且该介质基板的介电常数大于1。例如该介质基板的介电常数可以大于等于2.8，进一步，可以大于等于4.2。第一辐射单元集合中的各个辐射单元的尺寸相等且小于第一微带天线的预设辐射单元尺寸，该预设辐射单元尺寸是以介质基板的介电常数为1作为参数计算得到的辐射单元的尺寸。

由于本申请中，第一辐射单元集合中的多个辐射单元在反射板上构成的图形与第二辐射单元集合中的辐射单元在反射板上构成的图形存在重叠区域，因而可能存在第一辐射单元集合中的辐射单元之间的空间的大小不足以设置第二辐射单元集合中的辐射单元的情况，一种解决方式是缩小第一辐射单元集合中辐射单元的尺寸。

由于微带天线的辐射单元的尺寸与介质基板的介电常数之间的关系为负相关，增大介质基板的介电常数并缩小辐射单元的尺寸，可以在保持第一微带天线性能的条件下增大第一微带天线中辐射单元的间隙，以便于第二微带天线的辐射单元能够设置在第一微带天线的辐射单元之间。辐射单元的间隙是指两个辐射单元之间的最小距离。

一种可选的实现中，第一辐射单元集合包括4个辐射单元，第一辐射单元集合中的4个辐射单元在反射板上构成的图形为第一正方形，第一辐射单元集合中的每个辐射单元的形状为正方形，辐射单元的尺寸为正方形边长，在介质基板的介电常数为1时，计算得到预设辐射单元尺寸为：56毫米(英文：millimeter；符号：mm)。而本实现中，由于介质基板的介电常数大于1，第一辐射单元集合中的辐射单元的尺寸均小于56毫米，这样就能够增大第一辐射单元集合中各辐射单元的间隙。

如果该介质基板的介电常数远大于1，例如大于等于2.8或进一步大于等于4.2，可以进一步缩小第一辐射单元集合中的辐射单元的尺寸，以增大第一辐射单元集合中辐射单元和第二辐射单元集合中辐射单元间的间隙。该辐射单元的间隙的增大可以减小辐射单元间的电磁干扰。

一种可选的实现中，第一辐射单元集合中的多个辐射单元在反射板上构成的图形为正多边形，第一辐射单元集合中的任意两个相邻的辐射单元间的距离大于预设排布距离，预设排布距离是根据第一微带天线的工作频段的波长计算得到的。本实现是解决第一微带天线的辐射单元之间的空间的大小不够设置第二微带天线的辐射单元这一问题的另一种方法。其中，两个相邻的辐射单元间的距离可以是指该两个相邻的辐射单元在反射板上的设置位置间的距离，该设置位置可以是辐射单元的中心在反射板上的正投影的位置。

一种可选的实现中，第一辐射单元集合包括4个辐射单元，且第一辐射单元集合中的4个辐射单元在反射板上构成的图形为第一正方形，预设排布距离可以为0.9λ，其中λ为第一微带天线的工作频段的波长。示例性的，若λ＝120mm，则预设排布距离为108mm，在本实现中，第一辐射单元集合中任意两个相邻的辐射单元间的距离大于108mm。

一种可选的实现中，第二辐射单元集合包括n个辐射单元，n为大于0的整数。

如果第一微带天线的工作频段的波长大于第二微带天线的工作频段的波长，该n个辐射单元在反射板上构成的图形在第一辐射单元集合中的多个辐射单元在反射板上构成的图形内。即该n个辐射单元在反射板上构成的图形完全落在多个辐射单元在反射板上构成的图形中，不会超出第一辐射单元集合中的多个辐射单元在反射板上构成的图形。示例性的，将第二辐射单元集合中n个辐射单元在反射板上构成的图形称为第一图形，将第一辐射单元集合中的多个辐射单元在反射板上构成的图形称为第二图形，若第一图形为一个点，第二图形为一条线段，则该点在该线段上；若第一图形为一个正方形、第二图形也为一个正方形，则第一图形在第二图形所占的区域中。

如果第一辐射单元集合包括4个辐射单元，第一辐射单元集合中的4个辐射单元在反射板上构成的图形为第一正方形，则n可以小于6，即第二辐射单元集合中，辐射单元的个数可以为1、2、3、4或5。一种可选的实现中，第一辐射单元集合中的4个辐射单元在反射板上构成的图形为第一正方形，第二辐射单元集合包括4个辐射单元，且第二辐射单元集合的4个辐射单元在反射板上构成的图形为第二正方形；第一正方形和第二正方形的中心可以为同一点，第二正方形的对角线与第一正方形的一条边垂直，且第二正方形在第一正方形内。以这样的排布方式将两个微带天线的辐射单元嵌套在一起，能够在较大程度上缩小整个多频阵列天线的尺寸。而传统的多频阵列天线通常将这两个微带天线的辐射单元都单独排布，这将会占用较大的区域，相应的，多频阵列天线的尺寸也会较大。

一种可选的实现中，第一微带天线的第一馈电网络和第二微带天线的第二馈电网络位于反射板的不同侧。即第一微带天线和第二微带天线中的一个微带天线的馈电网络和该微带天线的辐射单元设置在反射板的同一侧，另一个微带天线的馈电网络和辐射单元分别设置在反射板的两侧。由于本申请中，第一辐射单元集合中辐射单元在反射板上构成的图形与第二辐射单元集合中的辐射单元在反射板上构成的图形存在重叠区域，因而，第一辐射单元集合中辐射单元可能与第二辐射单元集合中辐射单元的距离较近，继而导致第一微带天线的第一馈电网络和第二微带天线的第二馈电网络可能过近，若第一馈电网络和第二馈电网络位于反射板的同一侧，它们可能会互相电磁干扰。而本实现将第一馈电网络和第二馈电网络设置在反射板的不同侧，由反射板将两个馈电网络隔开，减小了两个馈电网络间的干扰。

一种可选的实现中，第一微带天线或第二微带天线中，与馈电网络位于反射板不同侧的辐射单元集合通过馈针与馈电网络连接。该辐射单元集合中的每个辐射单元都可以分别通过一根馈针与馈电网络连接。其中，馈针为预设位置带有绝缘外壳的金属导电棒。

另外，第一微带天线或第二微带天线中，与馈电网络位于反射板同侧的辐射单元集合可以直接与对应的馈电网络连接。

第二方面，提供一种通信***，该通信***包括：

基站(英文：base station；简称：BS)，以及第一方面或第一方面的任意实现提供的多频阵列天线，基站用多频阵列天线收发信号。上述基站指无线电收发机，例如蜂窝网络中的蜂窝设置点(英文：cell site)，无线局域网(英文：wirelesslocal area network；简称：WLAN)中的无线接入点(英文：wireless access point；简称：WAP)。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种传统的多频阵列天线的结构示意图；

图2是本发明实施例示出的一种多频阵列天线的结构示意图；

图3是本发明实施例示出的另一种多频阵列天线的结构示意图；

图4是本发明实施例示出的另一种多频阵列天线的结构示意图；

图5是本发明实施例示出的另一种多频阵列天线的结构示意图；

图6是本发明实施例示出的另一种增大辐射单元之间空间的方式的示意图；

图7是本发明实施例示出的另一种多频阵列天线的结构示意图；

图8是本发明实施例示出的另一种多频阵列天线的结构示意图；

图9是本发明实施例示出的另一种多频阵列天线的结构示意图；

图10是本发明实施例示出的另一种多频阵列天线的结构示意图；

图11是本发明实施例示出的另一种多频阵列天线的结构示意图；

图12是本发明实施例示出的另一种多频阵列天线的结构示意图；

图13是本发明实施例示出的另一种多频阵列天线的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

多频阵列天线的尺寸通常是由反射板的大小决定的，而反射板的大小又是由该多频阵列天线中所有辐射单元在反射板上所占的区域的大小决定的。如图1所示，其为一种传统的多频阵列天线的结构示意图，该多频阵列天线包括空气基板(空气基板是由空气层构成的一种介质基板，介电常数为1)、反射板11、工作频段为2.4吉赫兹(英文：gigahertz；符号：GHz)频段的微带天线12和工作频段为5GHz频段的微带天线13。这两种微带天线分别包括各自的4个辐射单元及各自的馈电网络，反射板11上的多个辐射单元可以通过绝缘支架架在反射板11上方，这多个辐射单元和反射板11之间为空气基板。微带天线12的4个辐射单元以及微带天线13的4个辐射单元在反射板11上均单独排布。由图1可以看出，微带天线12的4个辐射单元以及微带天线13的4个辐射单元在反射板11上占用了较大的区域，这致使反射板11的尺寸较大，因而多频阵列天线的尺寸较大。其中，微带天线(英文：microstrip antenna)是在介质基板一侧贴加辐射单元，另一侧设置反射板而形成的天线，微带天线在辐射单元和反射板之间需要形成开路，以在该开路处产生电磁波，而介质基板用于使辐射单元和反射板之间形成开路。反射板即为导体接地板，微带天线的辐射单元可以和反射板配合产生电磁波。辐射单元为微带天线的基本结构单元，它能有效地辐射或接收电磁波。馈电网络为多个辐射单元的天线馈电线(英文：antenna feedline)构成的线路网络。工作频段为微带天线工作的频率范围，微带天线需要工作在该频率范围之内，才能够与其它设备相互通讯。

图2是本发明实施例示出的一种多频阵列天线的结构示意图。该多频阵列天线可以包括：

反射板21和不同工作频段的至少两个微带天线。其中，至少两个微带天线中每个微带天线都包括各自的馈电网络(图2中未示出)和各自的辐射单元集合。该至少两个微带天线可以包括：第一微带天线22和第二微带天线23。第一微带天线22的第一辐射单元集合221包括阵列排布的多个辐射单元221a。第二微带天线23的第二辐射单元集合231包括至少一个辐射单元231a。第一辐射单元集合221和第二辐射单元集合231位于反射板21的同一侧。

第一微带天线22的第一辐射单元集合221中的多个辐射单元在反射板21上构成的图形22a与第二微带天线23的第二辐射单元集合231中的至少一个辐射单元在反射板21上构成的图形23a存在重叠区域。在图形22a和图形23a存在重叠区域时，反射板21上的多个辐射单元(包括第一辐射单元集合221中的多个辐射单元以及第二辐射单元集合231中的至少一个辐射单元)在反射板21上所占的区域的面积小于传统的多频阵列天线中辐射单元在反射板上所占的面积，因而本发明实施例中的反射板21的尺寸也可以较小，达到了可以缩小多频阵列天线的尺寸的效果。其中，多个辐射单元在反射板上构成的图形可以是指多个辐射单元在反射板上的设置位置所围成或连成的图形，而一个辐射单元在反射板上构成的图形可以是指该辐射单元在反射板上的设置位置，即一个辐射单元在反射板上构成的图形可以是一个点。此外，该多频阵列天线还可以包括介质基板，该介质基板可以为空气基板或介电常数大于1的基板。

图2中多频阵列天线中有两个微带天线，图形22a为一个矩形，图形23a为一条线段，但微带天线的数量以及图形22a、图形23a的形状均是示例性的，微带天线的数量还可以为3个、4个或更多，图形22a和图形23a也可以是其它形状。

综上所述，本发明实施例提供的多频阵列天线，通过使第一辐射单元集合中的辐射单元在反射板上构成的图形与第二辐射单元集合中的辐射单元在反射板上构成的图形存在重叠区域，缩小了反射板上的多个辐射单元在反射板上所占的区域的面积，因而可以减小反射板的尺寸，解决了传统的多频阵列天线尺寸较大的问题。达到了可以减小多频阵列天线的尺寸的效果。

进一步的，请参考图3，其示出了本发明实施例提供的另一种多频阵列天线的结构示意图，该多频阵列天线在图2所示的多频阵列天线的基础上增加了更优选的部件，从而使得本发明实施例提供的多频阵列天线具有更好的性能。

多频阵列天线还包括介质基板31，介质基板31设置在至少两个微带天线中每个微带天线各自的辐射单元集合(221和231)与反射板21之间。第一微带天线22还包括第一馈电网络222，第二微带天线23还包括第二馈电网络232。

本发明实施例可以包括下面三个方面的内容：

一、由于第一辐射单元集合221中的多个辐射单元在反射板21上构成的图形与第二辐射单元集合231中的辐射单元在反射板21上构成的图形存在重叠区域，因此可能存在第一辐射单元集合221中的辐射单元之间的空间的大小不足以设置第二辐射单元集合231中的辐射单元的情况(第一辐射单元集合中的辐射单元与第二辐射单元集合中的辐射单元在设置时，它们的间隙不能过近，避免它们间的电磁干扰过大)，关于这种情况，可以包括两种解决方式：

第一种解决方式：设置介电常数大于1的介质基板，并缩小第一辐射单元集合中辐射单元的尺寸。

由于微带天线的辐射单元的尺寸与介质基板的介电常数之间的关系为负相关，增大介质基板的介电常数并缩小辐射单元的尺寸，可以在保持第一微带天线22性能的条件下增大第一微带天线22中辐射单元的间隙，以便于第二微带天线23的辐射单元能够设置在第一微带天线22的辐射单元之间。

其中，辐射单元的间隙是指，在两个辐射单元各自的边缘上任取一点以组成的点对之间的距离中最小的值。第一微带天线的辐射单元指第一辐射单元集合中的辐射单元。第二微带天线的辐射单元指第二辐射单元集合中的辐射单元。

本发明实施例可以在设置介电常数大于1的介质基板31的同时缩小第一辐射单元集合221中辐射单元的尺寸。如果该介质基板的介电常数远大于1，例如大于等于2.8或进一步大于等于4.2，可以进一步缩小第一辐射单元集合221中的辐射单元的尺寸，以增大第一辐射单元集合221中辐射单元和第二辐射单元集合231中辐射单元的间隙。该辐射单元的间隙的增大可以避免辐射单元间的电磁干扰，保证第一辐射单元集合221中辐射单元和第二辐射单元集合231中辐射单元的良好嵌套。

传统的利用介电常数大于1的介质基板缩小天线尺寸的方案中，主要是为了缩小天线本身的尺寸，而非扩大辐射单元之间的间隙。例如，在移动通信设备中也采用微带天线，由于没有两个辐射单元集合的嵌套，无需扩大辐射单元之间的间隙。

示例性的，介质基板31可以为型号为F4B的聚四氟乙烯玻璃布介质板，其介电常数为2.8，或者介质基板31可以为型号为FR-4的环氧树脂板，其介电常数为4.2。第一辐射单元集合221中的各个辐射单元的尺寸相等且小于第一微带天线的预设辐射单元尺寸，该预设辐射单元尺寸是以介质基板31的介电常数为1作为参数计算得到的辐射单元的尺寸。

此外，在第一辐射单元集合和反射板之间设置有实体的介质基板时，第一辐射单元集合和第二辐射单元集合可以安装于介质基板上。微带天线的辐射单元间的距离为0.75λ～0.9λ时，能够使微带天线获得较高的性能。其中λ为微带天线的工作频段对应的波长。辐射单元间的距离是辐射单元的中心间的距离。若第一微带天线的工作频段为2.4GHz频段，则λ约为120毫米(英文：millimeter；符号：mm)～124mm。按照λ＝120mm计算，则辐射单元间的距离最大可以为108mm。

在第一辐射单元集合包括4个辐射单元221a时，可以如图4所示，第一辐射单元集合中的4个辐射单元221a在反射板上构成的图形可以为第一正方形A。第一辐射单元集合中的相邻辐射单元间的距离为108mm，该距离即为第一正方形A的边长。第一辐射单元集合中的每个辐射单元221a的形状为正方形，辐射单元221a的尺寸为正方形边长。在介质基板31的介电常数为1时，计算得到预设辐射单元尺寸为：56mm。如图4示出的，辐射单元的尺寸为56mm时，两个相邻的辐射单元的间隙为108mm-56mm＝52mm，而在介质基板31的介电常数为2.8时，可以将辐射单元221a的尺寸设置为35mm，此时两个辐射单元221a之间的间隙增大为73mm，或者如图5所示，在介质基板的介电常数为4.2时，可以将辐射单元221a的尺寸缩小为27mm，此时两个辐射单元221a之间的间隙增大为81mm。由图4和图5可以明显看出，增大介电常数并缩小辐射单元尺寸后，第一微带天线22的辐射单元间的空间得到了有效的增大。此外，在提高介质基板31的介电常数后，第二微带天线的辐射单元也可以相应缩小，以便于将第二微带天线的辐射单元嵌套在第一微带天线的辐射单元中。

第一辐射单元集合中的每个辐射单元221a还可以呈其它形状，如长方形、圆形和菱形。

本发明实施例提供的多频阵列天线中，第一微带天线的工作频段可以为2.4GHz频段或小于2.4GHz的频段，第二微带天线的工作频段可以为5GHz频段，2.4GHz频段和5GHz频段是两种较为常用的工作频段。其中，2.4GHz频段的频率范围和5GHz频段的频率范围根据国家和地区的不同也是不同的，通常由当地有关部门或组织规定。

第二种解决方式：扩大第一微带天线的辐射单元间的距离。

第一辐射单元集合中的多个辐射单元在反射板上构成的图形可以为正多边形，如正三角形、正四边形或正五边形。第一辐射单元集合中的任意两个相邻的辐射单元间的距离可以大于预设排布距离，这样就增大了第一微带天线的辐射单元间的空间，达到了方便第二微带天线的辐射单元嵌套在第一微带天线的辐射单元中的效果。其中，预设排布距离是根据第一微带天线的工作频段的波长计算得到的。其中，两个相邻的辐射单元间的距离还可以是指该两个相邻的辐射单元在反射板上的设置位置间的距离，该设置位置可以是辐射单元的中心在反射板上的正投影的位置。

辐射单元间距离为0.75λ～0.9λ，能够使微带天线获得较高的性能，因而0.75λ～0.9λ可以作为辐射单元间的预设排布距离。如果进一步扩大第一辐射单元集合中辐射单元间的距离，可能对第一微带天线的性能有影响。但采用第一微带天线和第二微带天线嵌套的结构可以降低多频阵列天线整体的复杂度，从而可以部署更多的多频阵列天线以弥补单个多频阵列天线的性能损失。因此采用辐射单元间的距离大于预设排布距离的第一微带天线是可以接受的。在设计单个多频阵列天线时，可以考虑第一微带天线的性能，以避免辐射单元间的距离过大造成第一微带天线的性能受到较大的影响。

在第一辐射单元集合包括4个辐射单元时，如图6所示，第一辐射单元集合中的4个辐射单元221a在反射板上构成的图形为第一正方形A。预设排布距离可以为0.9λ。示例性的，若第一微带天线的工作频段为2.4GHz频段，则λ约为120mm～124mm。按照λ＝120mm计算，则预设排布距离为108mm。图6中的辐射单元221b即为按照预设排布距离排布的情况，辐射单元221b构成的图形为正方形A1，可以看出，正方形A1明显小于第一正方形A。

在图6中，任意两个辐射单元221a之间的距离大于0.9λ，例如可以将任意两个辐射单元221a之间的距离设置为1.1λ，这样就可以显著的增加第一辐射单元集合中的4个辐射单元间的空间。此外，第一辐射单元集合中辐射单元的个数还可以为3、5、6、7等。

举例来说，第一微带天线的工作频段的波长可以大于第二微带天线的工作频段的波长，例如第一微带天线的工作频段为2.4GHz频段，第二微带天线的工作频段为5GHz频段。由于2.4G天线(工作频段为2.4GHz频段的微带天线)工作频段的波长大于5G天线(工作频段为5GHz频段的微带天线)工作频段的波长，2.4G天线的辐射单元间的距离通常大于5G天线的辐射单元间的距离。因而扩大2.4G天线的辐射单元间的距离能够更易于将5G天线的辐射单元嵌套进2.4G天线的辐射单元中。

二、在本发明实施例中，根据第一辐射单元集合和第二辐射单元集合中辐射单元个数的不同，两个辐射单元集合中多个辐射单元的排布方式也可以不同。以下对辐射单元的排布方式进行说明。

第二辐射单元集合可以包括n个辐射单元，n为大于0且小于6的整数，即第二辐射单元集合中，辐射单元的个数可以为1、2、3、4或5。

微带天线的工作频段和工作频段的波长是负相关的，而工作频段的波长和辐射单元的距离是正相关的。因此，如果第一微带天线的工作频段的波长大于第二微带天线的工作频段的波长(即第一微带天线的工作频段小于第二微带天线的工作频段)，该n个辐射单元在反射板上构成的图形可以在第一辐射单元集合中的多个辐射单元在反射板上构成的图形内。也就是说，该n个辐射单元在反射板上构成的图形完全落在多个辐射单元在反射板上构成的图形中，不会超出第一辐射单元集合中的多个辐射单元在反射板上构成的图形。示例性的，将第二辐射单元集合中n个辐射单元在反射板上构成的图形称为第一图形，将第一辐射单元集合中的多个辐射单元在反射板上构成的图形称为第二图形，若第一图形为一个点、第二图形为一条线段，则该点在该线段上。若第一图形为一个正方形、第二图形也为一个正方形，则第一图形在第二图形所占的区域中。

本发明实施例以第一辐射单元集合中辐射单元的个数为4时进行说明：

1)在n＝1时，反射板上的多个辐射单元的排布方式可以如图7所示，其中，第一辐射单元集合中的4个辐射单元221a构成的图形为第一正方形A，第二辐射单元集合中的辐射单元231a的设置位置在该第一正方形A中，可选地，第二辐射单元集合中的辐射单元231a的设置位置在该第一正方形A的中心。

2)在n＝2时，反射板上的多个辐射单元的排布方式可以如图8所示，其中，第一辐射单元集合中的4个辐射单元221a构成的图形为第一正方形A，第二辐射单元集合中的两个辐射单元231a的设置位置在该第一正方形A中构成线段x1，该线段x1在第一正方形A四条边所围成的区域中，可选地，线段x1与第一正方形A的一条边平行。

3)在n＝3时，反射板上的多个辐射单元的排布方式可以如图9所示，其中，第一辐射单元集合中的4个辐射单元221a构成的图形为第一正方形A，第二辐射单元集合中的三个辐射单元231a的设置位置在该第一正方形A中构成三角形s1，该三角形s1在第一正方形A四条边所围成的区域中。

4)在n＝4时，反射板上的多个辐射单元的排布方式可以如图10所示，其中，第一辐射单元集合中的4个辐射单元221a构成的图形为第一正方形A，第二辐射单元集合的4个辐射单元231a在反射板上构成的图形为第二正方形B，第二正方形B在第一正方形A四条边所围成的区域中。第一正方形A和第二正方形B的中心为同一点，第二正方形B的对角线d1与第一正方形A的一条边垂直。在第一微带天线和第二微带天线的辐射单元均为4个的时候，以这样的排布方式将两个微带天线的辐射单元嵌套在一起，达到了能够在较大程度上缩小整个多频微带天线的尺寸的效果。而传统的多频阵列天线通常将这两个微带天线的辐射单元都单独排布，将会占用较大的区域，多频阵列天线的尺寸也会较大。

5)在n＝5时，反射板上的多个辐射单元的排布方式可以如图11所示，本排布方式是在图10所示的排布方式的基础上，在第二正方形B中再添加一个辐射单元231a构成的，图11中的标号含义可以参考图10。

在第一辐射单元集合中辐射单元的个数为其它数值时，多频阵列天线上辐射单元的排布方式可以参考图7至图11，示例性的，可以在图10示出的第一辐射单元集合的基础上，增加辐射单元或减少辐射单元。

为了便于区分，本发明实施例的各个附图中将第二微带天线中的辐射单元231a设为圆形，但第二微带天线的辐射单元231a还可以是其它形状，如均为正方形、长方形和菱形。此外，为便于说明，图4至图11中未示出馈电网络。

三、由于本发明实施例中，第一辐射单元集合中辐射单元在反射板上构成的图形与第二辐射单元集合中的辐射单元在反射板上构成的图形存在重叠区域，因而第一辐射单元集合中辐射单元可能与第二辐射单元集合中辐射单元的距离较近，继而导致第一微带天线的第一馈电网络和第二微带天线的第二馈电网络过近，若第一馈电网络和第二馈电网络位于反射板的同一侧，可能会互相产生电磁干扰。因此，第一馈电网络和第二馈电网络位于反射板的同一侧对馈电网络的布线要求较高。

为避免上述问题，如图12所示，可以使第一微带天线的第一馈电网络222和第二微带天线的第二馈电网络232位于反射板21的不同侧，即第一微带天线和第二微带天线中的一个微带天线的馈电网络和该微带天线的辐射单元集合设置在反射板的同一侧，另一个微带天线的馈电网络和辐射单元集合分别设置在反射板的两侧。由反射板将两个馈电网络隔开，避免了两个不同工作频段的微带天线的馈电网络之间产生电磁干扰。其中，第二馈电网络232与反射板21不直接接触。例如，第二馈电网络232与反射板21之间可以设置有绝缘的介质。

图12示出的是第一微带天线22的第一馈电网络222与第一辐射单元集合221位于反射板21的同一侧，第二微带天线的第二馈电网络232与第二辐射单元集合231位于反射板21的不同侧的情况，但本发明实施例提供的多频阵列天线中第一微带天线和第二微带天线的结构还可以是：第二微带天线的第二馈电网络232与第二辐射单元集合231位于反射板21的同一侧，而第一微带天线的第一馈电网络222与第一辐射单元集合221位于反射板21的不同侧。

由于第一微带天线或第二微带天线中，存在一个微带天线的辐射单元集合和馈电网络位于反射板21的不同侧，因此在通过线路连接该微带天线的辐射单元集合和馈电网络时，该线路可能需要穿过反射板。为了避免该线路与反射板电连接，在本发明实施例中，与馈电网络位于反射板不同侧的辐射单元集合可以通过馈针与馈电网络连接。馈针为预设位置带有绝缘外壳的金属导电棒，馈针与反射板没有电连接。

如图13所示，其示出了反射板21上设置有介质基板31，第一微带天线的第一馈电网络222与第一辐射单元集合221位于反射板21的同一侧，第二微带天线的第二馈电网络232与第二辐射单元集合231位于反射板21的不同侧的情况，馈针32穿过反射板21和介质基板31将第二馈电网络232和第二辐射单元集合231连接，且第二辐射单元集合231中的每个辐射单元都可以分别通过一根馈针与第二馈电网络232连接。另外，第一微带天线或第二微带天线中，与馈电网络位于反射板同侧的辐射单元集合可以直接与馈电网络连接，即图13中，第一微带天线的第一馈电网络222与第一辐射单元集合221可以直接连接。

综上所述，本发明实施例提供的多频阵列天线，通过使第一辐射单元集合中的辐射单元在反射板上构成的图形与第二辐射单元集合中的辐射单元在反射板上构成的图形存在重叠区域，缩小了反射板上的多个辐射单元在反射板上所占的区域的面积，因而可以减小反射板的尺寸，解决了传统多频阵列天线尺寸较大的问题。达到了可以减小多频阵列天线的尺寸的效果。

本发明实施例还提供一种通信***，该通信***包括：

基站(英文：base station；简称：BS)，以及图2至图13提供的任一多频阵列天线，基站用多频阵列天线收发信号，该多频阵列天线可以设置在该基站中，也可以外连在该基站外。上述基站指无线电收发机，例如蜂窝网络中的蜂窝设置点(英文：cell site)，无线局域网(英文：wireless local area network；简称：WLAN)中的无线接入点(英文：wireless access point；简称：WAP)。

以上所述，仅为本发明较佳的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此。本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多频阵列天线，其特征在于，所述多频阵列天线包括：

反射板和不同工作频段的至少两个微带天线；

所述至少两个微带天线中每个微带天线包括各自的馈电网络和各自的辐射单元集合，所述至少两个微带天线包括：第一微带天线和第二微带天线，所述第一微带天线的第一辐射单元集合包括阵列排布的多个辐射单元，所述第二微带天线的第二辐射单元集合包括至少一个辐射单元；

所述第一辐射单元集合和所述第二辐射单元集合位于所述反射板的同一侧；

所述第一辐射单元集合中的多个辐射单元在所述反射板上构成的图形与所述第二辐射单元集合中的至少一个辐射单元在所述反射板上构成的图形存在重叠区域。

2.根据权利要求1所述的多频阵列天线，其特征在于，所述多频阵列天线还包括介质基板，所述介质基板设置在所述至少两个微带天线中每个微带天线各自的辐射单元集合与所述反射板之间，

所述介质基板的介电常数大于1；

所述第一辐射单元集合中的各个辐射单元的尺寸相等且小于所述第一微带天线的预设辐射单元尺寸，所述预设辐射单元尺寸是以所述介质基板的介电常数为1作为参数计算得到的辐射单元的尺寸。

3.根据权利要求2所述的多频阵列天线，其特征在于，

所述第一辐射单元集合包括4个辐射单元，所述第一辐射单元集合中的4个辐射单元在所述反射板上构成的图形为第一正方形，所述第一辐射单元集合中的每个辐射单元的形状为正方形，所述辐射单元的尺寸为正方形边长，所述预设辐射单元尺寸为：56毫米。

4.根据权利要求1至3任一所述的多频阵列天线，其特征在于，

所述第一辐射单元集合中的多个辐射单元在所述反射板上构成的图形为正多边形，所述第一辐射单元集合中的任意两个相邻的辐射单元间的距离大于预设排布距离，所述预设排布距离是根据所述第一微带天线的工作频段的波长计算得到的。

5.根据权利要求4所述的多频阵列天线，其特征在于，

所述第一辐射单元集合包括4个辐射单元，所述第一辐射单元集合中的4个辐射单元在所述反射板上构成的图形为第一正方形，所述预设排布距离为0.9λ，所述λ为所述第一微带天线的工作频段的波长。

6.根据权利要求1至5任一所述的多频阵列天线，其特征在于，

所述第二辐射单元集合包括n个辐射单元，所述n为大于0的整数，所述n个辐射单元在所述反射板上构成的图形在所述第一辐射单元集合中的多个辐射单元在所述反射板上构成的图形内。

7.根据权利要求1至6任一所述的多频阵列天线，其特征在于，所述第一辐射单元集合包括4个辐射单元，所述第一辐射单元集合中的4个辐射单元在所述反射板上构成的图形为第一正方形，所述第二辐射单元集合包括4个辐射单元，所述第二辐射单元集合的4个辐射单元在所述反射板上构成的图形为第二正方形；

所述第一正方形和所述第二正方形的中心为同一点，所述第二正方形的对角线与所述第一正方形的一条边垂直，所述第二正方形在所述第一正方形内。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的多频阵列天线，其特征在于，所述第一微带天线的第一馈电网络和所述第二微带天线的第二馈电网络位于所述反射板的不同侧。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的多频阵列天线，其特征在于，所述第一微带天线或所述第二微带天线中，与馈电网络位于所述反射板不同侧的辐射单元集合通过馈针与馈电网络连接。

10.一种通信***，其特征在于，所述通信***包括：

基站，以及权利要求1至9任意一项所述的多频阵列天线，所述基站用所述多频阵列天线收发信号。