CN112599972B - 一种共口径的双频融合天线结构及其融合方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种共口径的双频融合天线的融合方法,涉及天线技术领域,解决两个工作于邻近频段的天线完全共口径排布时因为互耦导致辐射性能和阻抗性能严重恶化,无法共口径集成的问题。该方法在地板正上方设置第一介质基板,在地板与第一介质基板之间设置第二介质基板,在第一介质基板顶面的第一象限至第四象限设置第一超表面结构、第一辐射环、第二辐射环、第二超表面结构,在第一介质基板底面的第一象限至第四象限设置第四辐射环、第四超表面结构、第三超表面结构、第三辐射环,在第二介质基板顶面对称布置第一高频振子,在第二介质基板底面对称布置第二高频振子。本发明还公开了一种共口径的双频融合天线结构。本发明通过布置超表面结构实现有效去耦。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域,更具体地说,它涉及一种共口径的双频融合天线结构及其融合方法。
背景技术
随着无线通信技术的发展,天线***面临更多频段、更大规模、更多功能和更多标准的挑战。由于基站选址困难,资源紧张,安装空间有限,要求基站天线小型化和轻量化。为了应对这些挑战和需求,迫切需要研究多频融合天线。通信***的演进是一个循序渐进的过程,长期存在多制式协同工作的局面。现阶段在我国,2G(第二代移动通信)制式、3G(第三代移动通信)制式、4G/LTE(***移动通信/长期演进技术)和5G(第五代移动通信)制式协同共存,要求基站天线多频融合。同时随着通信***的发展,2G、3G等旧制式逐渐被清退,部分频段可能被释放用于5G制式,并且未来可能不断有新的频段被划分用于移动通信,所以多频融合天线是未来天线系应对挑战的重要方法和途径。
多频融合天线的排布主要分为:并行共面排布、交织共面排布、插花式共口径排布和层叠共口径排布。其中并行共面排布是将不同频段的天线阵列各自列阵,再进行并行共面排布。这种排布方式相对独立,可采用陷波或滤波技术消除频间互耦,但是融合度不高,天线尺寸较大,不符合小型化和轻量化的要求;为了兼顾频段和性能,演化出交织共面排布方式,交织共面排布方式是将不同频段单元穿插交织排布。这种排布方式可以提供更多维度的波束控制自由,但无法实现连续扫描,并且交织共面排布多为贴片阵列,覆盖的带宽比较窄,应用场景有限;从并行共面排布到交织共面排布,多频天线阵列在结构上逐渐紧凑,但排布方式仍然较为简单,由此发展出了插花式共口径排布,高频天线阵列在低频天线下方,且在低频天线四周排布,这种排布方式融合度高,但同样面临严重的异频互耦问题。目前存在的解决方案是采用低通高阻的扼流环加载在低频天线上,用于遏制低频天线上的高频感应电流,从而解决低频天线单元对高频天线单元的辐射干扰。但是,采用扼流环的方法并不能解决高频天线单元对低频天线单元的异频互耦问题,同时加载扼流环对低频天线单元的结构产生了较大的破坏,使得低频天线带宽变窄;最后一种排布方式为层叠共口径排布,将高频天线单元和低频天线单元完全正对排布,紧凑程度更高,但是低频天线单元和高频天线单元之间的互耦问题更加严重,高频天线单元的辐射性能被极大地破坏。目前存在将频率选择表面或者***的PEC表面加载于低频天线单元上方,再把高频天线单元堆叠在表面上方,实现共口径集成的双频天线,但高频天线放置于低频天线之上可能导致天线整体高度过高,需对低频天线进行低剖面设计,增加了融合型天线的设计难度。
可以看出,在用于双频带紧凑型基站天线设计中的传统去耦方法出现了许多挑战。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足,提出一种将高频天线完全共口径融合于低频天线下方的双频融合天线,本发明的目的一是提供一种可以有效去耦的共口径的双频融合天线的融合方法。
本发明的目的二是提供一种可以有效去耦的共口径的双频融合天线结构。
为了实现上述目的一,本发明提供一种共口径的双频融合天线的融合方法,该方法包括:
在地板的正上方设置第一介质基板,在地板与第一介质基板之间设置第二介质基板;
将所述第一介质基板以其中心划分为第一象限、第二象限、第三象限、第四象限,依次在所述第一介质基板顶面的第一象限、第二象限、第三象限、第四象限设置第一超表面结构、第一辐射环、第二辐射环、第二超表面结构,依次在所述第一介质基板底面的第一象限、第二象限、第三象限、第四象限设置第四辐射环、第四超表面结构、第三超表面结构、第三辐射环,在所述第一介质基板底面的中部设置与第一辐射环、第三辐射环对应的第一馈电线,在所述第一介质基板顶面的中部设置与第二辐射环、第四辐射环对应的第二馈电线;
设置用于连接低频网络的第一同轴线、第二同轴线,所述第一同轴线的内芯连接所述第一馈电线,所述第一同轴线的外芯连接所述第一辐射环,所述第二同轴线的内芯连接所述第二馈电线,所述第二同轴线的外芯连接所述第四辐射环;
在所述第二介质基板的顶面设置两个对称布置的第一高频振子,在两个所述第一高频振子之间设置第三馈电线,在所述第二介质基板的底面设置两个对称布置的第二高频振子,在两个所述第二高频振子之间设置第四馈电线,两个所述第一高频振子之间的对称线垂直于两个所述第二高频振子之间的对称线;
设置用于连接高频网络的第三同轴线、第四同轴线,所述第三同轴线的内芯连接所述第三馈电线,所述第三同轴线的外芯连接所述第二高频振子,所述第四同轴线的内芯连接所述第四馈电线,所述第四同轴线的外芯连接所述第一高频振子。
作为进一步地改进,所述第一辐射环、第二辐射环、第三辐射环、第四辐射环的结构一致,且围绕所述第一介质基板的中心顺序均匀布置在第二象限、第三象限、第四象限、第一象限,所述第一超表面结构、第二超表面结构、第三超表面结构、第四超表面结构的结构一致,且围绕所述第一介质基板的中心顺序均匀布置在第一象限、第四象限、第三象限、第二象限。
进一步地,所述第一辐射环为扇形结构。
进一步地,所述第一超表面结构为方形结构,包括多个呈+45°方向布置的第一超表面单元,所述第一超表面结构远离所述第一辐射环的一侧以及远离所述第二超表面结构的一侧分别设有多个呈90°方向布置的第二超表面单元。
进一步地,所述第一高频振子与第二高频振子的结构一致,所述第一高频振子包括两个对称布置的弧形部、连接两个所述弧形部的连接部,两个所述连接部位于所述第二介质基板的中部,两个所述弧形部位于同一圆周轨迹上。
为了实现上述目的二,本发明提供一种共口径的双频融合天线结构,其特征在于,包括地板、所述地板的正上方设有高频天线辐射单元、所述高频天线辐射单元的正上方设有低频天线辐射单元,所述低频天线辐射单元包括第一介质基板、第一辐射环、第二辐射环、第三辐射环、第四辐射环、第一超表面结构、第二超表面结构、第三超表面结构、第四超表面结构、第一同轴线、第二同轴线,所述第一介质基板以其中心划分为第一象限、第二象限、第三象限、第四象限,所述第一辐射环、第二辐射环、第三辐射环、第四辐射环的结构一致,且围绕所述第一介质基板的中心顺序均匀布置在第二象限、第三象限、第四象限、第一象限,所述第一超表面结构、第二超表面结构、第三超表面结构、第四超表面结构的结构一致,且围绕所述第一介质基板的中心顺序均匀布置在第一象限、第四象限、第三象限、第二象限,所述第一辐射环、第二辐射环、第一超表面结构、第二超表面结构位于所述第一介质基板的顶面,所述第三辐射环、第四辐射环、第三超表面结构、第四超表面结构位于第一介质基板的底面,所述第一介质基板底面的中部设有与所述第一辐射环、第三辐射环对应的第一馈电线,所述第一介质基板顶面的中部设有与所述第二辐射环、第四辐射环对应的第二馈电线,所述第一同轴线的内芯连接所述第一馈电线,所述第一同轴线的外芯连接所述第一辐射环,所述第二同轴线的内芯连接所述第二馈电线,所述第二同轴线的外芯连接所述第四辐射环,所述第一同轴线、第二同轴线的下端向下穿过所述高频天线辐射单元、地板。
作为进一步地改进,所述第一辐射环为扇形结构。
进一步地,所述第一超表面结构为方形结构,包括多个呈+45°方向布置的第一超表面单元,所述第一超表面结构远离所述第一辐射环的一侧以及远离所述第二超表面结构的一侧分别设有多个呈90°方向布置的第二超表面单元。
进一步地,所述高频天线辐射单元包括第二介质基板、两个对称布置于所述第二介质基板顶面的第一高频振子、与所述第一高频振子对应的第四同轴线、两个对称布置于所述第二介质基板底面的第二高频振子、与所述第二高频振子对应的第三同轴线,所述第一高频振子与第二高频振子的结构一致,所述第一高频振子包括两个对称布置的弧形部、连接两个所述弧形部的连接部,所述连接部位于所述第二介质基板的中部,两个所述弧形部位于同一圆周轨迹上,两个所述第一高频振子之间设有第三馈电线,所述第三同轴线的内芯连接所述第三馈电线,所述第三同轴线的外芯连接所述第二高频振子,两个所述第二高频振子之间设有第四馈电线,所述第四同轴线的内芯连接所述第四馈电线,所述第四同轴线的外芯连接所述第一高频振子,所述第三同轴线、第四同轴线的下端向下穿过所述地板,两个所述第一高频振子之间的对称线垂直于两个所述第二高频振子之间的对称线。
进一步地,所述第一介质基板、第二介质基板、地板均为方形结构,所述第一介质基板的面积大于所述第二介质基板的面积,所述第一介质基板的边与所述第二介质基板的边的夹角为45°。
有益效果
本发明与现有技术相比,具有的优点为:
(1)本发明的低频天线单元覆盖690MHz-960MHz,高频天线单元覆盖1.7GHz-2.7GHz,适用于Sub 6GHz频段的2G/3G/LTE(4G)***及5G***,通过在低频天线单元上嵌入表面,在保证对低频天线单元的辐射和阻抗性能不产生影响的同时,恢复高频天线单元由于在低频天线单元正下方的遮挡以及耦合效应被破坏的辐射性能,双频融合效果好,覆盖频带宽。
(2)本发明的结构简单,超表面直接嵌入低频天线辐射单元,减少了结构的复杂度;高频天线共口径集成于低频天线下方,实现了高集成化。
(3)本发明的结构紧凑,在较小的天线体积下实现了双频融合。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图;
图2为本发明的底部结构示意图;
图3为本发明中第一介质基板的俯视结构示意图;
图4为本发明的主视结构示意图;
图5为本发明中第二介质基板的顶面结构示意图;
图6为本发明中第二介质基板的底面结构示意图;
图7为本发明低频天线辐射单元的阻抗带宽图;
图8为本发明低频天线辐射单元的增益图;
图9为本发明高频天线辐射单元的阻抗带宽图;
图10为本发明高频天线辐射单元的增益图。
其中:1-地板、2-第二介质基板、3-第一介质基板、4-第一超表面结构、5-第二超表面结构、6-第三超表面结构、7-第四超表面结构、8-第一辐射环、9-第二辐射环、10-第三辐射环、11-第四辐射环、12-第一馈电线、13-第二馈电线、14-第三馈电线、15-第四馈电线、16-第一同轴线、17-第二同轴线、18-第三同轴线、19-第四同轴线、20-第一高频振子、21-第二高频振子、22-第一超表面单元、23-第二超表面单元、24-弧形部、25-连接部、26-金属化过孔。
具体实施方式
下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。
参阅图1-10,一种共口径的双频融合天线的融合方法,该方法包括:
在地板1的正上方设置第一介质基板3,在地板1与第一介质基板3之间设置第二介质基板2;
将第一介质基板3以其中心划分为第一象限、第二象限、第三象限、第四象限,依次在第一介质基板3顶面的第一象限、第二象限、第三象限、第四象限设置第一超表面结构4、第一辐射环8、第二辐射环9、第二超表面结构5,依次在第一介质基板3底面的第一象限、第二象限、第三象限、第四象限设置第四辐射环11、第四超表面结构7、第三超表面结构6、第三辐射环10,在第一介质基板3底面的中部设置与第一辐射环8、第三辐射环10对应的第一馈电线12,在第一介质基板3顶面的中部设置与第二辐射环9、第四辐射环11对应的第二馈电线13;
设置用于连接低频网络的第一同轴线16、第二同轴线17,第一同轴线16的内芯连接第一馈电线12,第一同轴线16的外芯连接第一辐射环8,第二同轴线17的内芯连接第二馈电线13,第二同轴线17的外芯连接第四辐射环11,第一馈电线12和第三辐射环10电连接,第二馈电线13和第二辐射环9电连接;
在第二介质基板2的顶面设置两个对称布置的第一高频振子20,在两个第一高频振子20之间设置第三馈电线14,在第二介质基板2的底面设置两个对称布置的第二高频振子21,在两个第二高频振子21之间设置第四馈电线15,两个第一高频振子20之间的对称线垂直于两个第二高频振子21之间的对称线;
设置用于连接高频网络的第三同轴线18、第四同轴线19,第三同轴线18的内芯连接第三馈电线14,第三同轴线18的外芯连接第二高频振子21,第四同轴线19的内芯连接第四馈电线15,第四同轴线19的外芯连接第一高频振子20。
一种共口径的双频融合天线结构,包括地板1、地板1的正上方设有高频天线辐射单元、高频天线辐射单元的正上方设有低频天线辐射单元。低频天线辐射单元包括第一介质基板3、第一辐射环8、第二辐射环9、第三辐射环10、第四辐射环11、第一超表面结构4、第二超表面结构5、第三超表面结构6、第四超表面结构7、第一同轴线16、第二同轴线17。第一介质基板3以其中心划分为第一象限、第二象限、第三象限、第四象限。第一辐射环8、第二辐射环9、第三辐射环10、第四辐射环11的结构一致,且围绕第一介质基板3的中心顺序均匀布置在第二象限、第三象限、第四象限、第一象限,第一辐射环8、第二辐射环9、第三辐射环10、第四辐射环11为环形阵列结构。第一超表面结构4、第二超表面结构5、第三超表面结构6、第四超表面结构7的结构一致,且围绕第一介质基板3的中心顺序均匀布置在第一象限、第四象限、第三象限、第二象限,第一超表面结构4、第二超表面结构5、第三超表面结构6、第四超表面结构7为环形阵列结构。第一辐射环8、第二辐射环9、第一超表面结构4、第二超表面结构5位于第一介质基板3的顶面,第三辐射环10、第四辐射环11、第三超表面结构6、第四超表面结构7位于第一介质基板3的底面。第一介质基板3底面的中部设有与第一辐射环8、第三辐射环10对应的第一馈电线12,第一介质基板3顶面的中部设有与第二辐射环9、第四辐射环11对应的第二馈电线13。第一同轴线16的内芯连接第一馈电线12,第一同轴线16的外芯连接第一辐射环8。第二同轴线17的内芯连接第二馈电线13,第二同轴线17的外芯连接第四辐射环11。第一同轴线16、第二同轴线17的下端向下穿过高频天线辐射单元、地板1。第一馈电线12和第三辐射环10电连接,第二馈电线13和第二辐射环9电连接。
在本实施例中,第一辐射环8为扇形结构。第一超表面结构4为方形结构,包括多个呈+45°方向布置的第一超表面单元22,第一超表面结构4远离第一辐射环8的一侧以及远离第二超表面结构5的一侧分别设有多个呈90°方向布置的第二超表面单元23,第一超表面单元22、第二超表面单元23均以第一象限为参考。
高频天线辐射单元包括第二介质基板2、两个对称布置于第二介质基板2顶面的第一高频振子20、与第一高频振子20对应的第四同轴线19、两个对称布置于第二介质基板2底面的第二高频振子21、与第二高频振子21对应的第三同轴线18。第一高频振子20与第二高频振子21的结构一致,第一高频振子20包括两个对称布置的弧形部24、连接两个弧形部24的连接部25,连接部25位于第二介质基板2的中部,两个弧形部24位于同一圆周轨迹上。两个第一高频振子20之间设有第三馈电线14,第三同轴线18的内芯连接第三馈电线14,第三同轴线18的外芯连接第二高频振子21。两个第二高频振子21之间设有第四馈电线15,第四同轴线19的内芯连接第四馈电线15,第四同轴线19的外芯连接第一高频振子20。第三同轴线18、第四同轴线19的下端向下穿过地板1,两个第一高频振子20之间的对称线垂直于两个第二高频振子21之间的对称线。具体为,以第一介质基板3的象限为参考,第一高频振子20的两个弧形部24关于+45°方向对称,第二高频振子21的两个弧形部24关于-45°方向对称。
第三馈电线14上设有与第三同轴线18对应的金属化过孔26,第四馈电线15上设有与第四同轴线19对应的金属化过孔26。
第一介质基板3、第二介质基板2、地板1均为方形结构,第一介质基板3的面积大于第二介质基板2的面积,第一介质基板3的边与第二介质基板2的边的夹角为45°。
相互正交的第一馈电线12、第二馈电线13,以及相互正交的第三馈电线14、第四馈电线15用于激励天线的+45°极化和-45°极化,天线用同轴线进行馈电。
本实施例中第一介质基板3、第二介质基板2均采用高频板材Rogers 4350B,厚度为0.76mm,相对介电常数为3.48。天线辐射单元为平面结构,可实现双极化带宽690MHz-960MHz、1.7GHz-2.7GHz,回波损耗大于10dB。
如图7所示,是本实施例的低频天线辐射单元的阻抗带宽图,由图7可以得出结论,本发明的低频天线辐射单元具有690MHz-960MHz的阻抗带宽,回波损耗达10dB,并且在带宽上隔离度达到30dB以上。
如图8所示,是本实施例的低频天线辐射单元的增益图,由图8可以得出结论,本发明的低频天线辐射单元带内增益基本在8dBi以上。
如图9所示,是本实施例的高频天线辐射单元的阻抗带宽图,由图9可以得出结论,本发明的高频天线辐射单元具有1.7GHz-2.7GHz的阻抗带宽,回波损耗达10dB,并且在带宽上隔离度基本达到30dB以上。
如图10所示,是本实施例的高频天线辐射单元的增益图,由图10可以得出结论,本发明的高频天线辐射单元的带内增益基本在8dBi以上。
本发明的低频天线单元覆盖690MHz-960MHz,高频天线单元覆盖1.7GHz-2.7GHz,适用于2G/3G/LTE(4G)***,通过在低频天线单元上嵌入表面,在保证对低频天线单元的辐射性能不产生影响的同时,恢复高频天线单元由于在低频天线单元正下方的遮挡以及耦合效应被破坏的辐射性能,双频融合效果好,覆盖频带宽。本发明的结构简单,超表面直接嵌入低频天线辐射单元,实现了高集成化,减少了结构的复杂度。本发明的结构紧凑,在较小的天线体积下实现了双频融合。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (9)
1.一种共口径的双频融合天线的融合方法,其特征在于,该方法包括:
在地板(1)的正上方设置第一介质基板(3),在地板(1)与第一介质基板(3)之间设置第二介质基板(2);
将所述第一介质基板(3)以其中心划分为第一象限、第二象限、第三象限、第四象限,依次在所述第一介质基板(3)顶面的第一象限、第二象限、第三象限、第四象限设置第一超表面结构(4)、第一辐射环(8)、第二辐射环(9)、第二超表面结构(5),依次在所述第一介质基板(3)底面的第一象限、第二象限、第三象限、第四象限设置第四辐射环(11)、第四超表面结构(7)、第三超表面结构(6)、第三辐射环(10),在所述第一介质基板(3)底面的中部设置与第一辐射环(8)、第三辐射环(10)对应的第一馈电线(12),在所述第一介质基板(3)顶面的中部设置与第二辐射环(9)、第四辐射环(11)对应的第二馈电线(13);
设置用于连接低频网络的第一同轴线(16)、第二同轴线(17),所述第一同轴线(16)的内芯连接所述第一馈电线(12),所述第一同轴线(16)的外芯连接所述第一辐射环(8),所述第二同轴线(17)的内芯连接所述第二馈电线(13),所述第二同轴线(17)的外芯连接所述第四辐射环(11);
在所述第二介质基板(2)的顶面设置两个对称布置的第一高频振子(20),在两个所述第一高频振子(20)之间设置第三馈电线(14),在所述第二介质基板(2)的底面设置两个对称布置的第二高频振子(21),在两个所述第二高频振子(21)之间设置第四馈电线(15),两个所述第一高频振子(20)之间的对称线垂直于两个所述第二高频振子(21)之间的对称线;
设置用于连接高频网络的第三同轴线(18)、第四同轴线(19),所述第三同轴线(18)的内芯连接所述第三馈电线(14),所述第三同轴线(18)的外芯连接所述第二高频振子(21),所述第四同轴线(19)的内芯连接所述第四馈电线(15),所述第四同轴线(19)的外芯连接所述第一高频振子(20)。
2.根据权利要求1所述的一种共口径的双频融合天线的融合方法,其特征在于,所述第一辐射环(8)、第二辐射环(9)、第三辐射环(10)、第四辐射环(11)的结构一致,且围绕所述第一介质基板(3)的中心顺序均匀布置在第二象限、第三象限、第四象限、第一象限,所述第一超表面结构(4)、第二超表面结构(5)、第三超表面结构(6)、第四超表面结构(7)的结构一致,且围绕所述第一介质基板(3)的中心顺序均匀布置在第一象限、第四象限、第三象限、第二象限。
3.根据权利要求2所述的一种共口径的双频融合天线的融合方法,其特征在于,所述第一辐射环(8)为扇形结构。
4.根据权利要求2所述的一种共口径的双频融合天线的融合方法,其特征在于,所述第一超表面结构(4)为方形结构,包括多个呈+45°方向布置的第一超表面单元(22),所述第一超表面结构(4)远离所述第一辐射环(8)的一侧以及远离所述第二超表面结构(5)的一侧分别设有多个呈90°方向布置的第二超表面单元(23)。
5.根据权利要求1所述的一种共口径的双频融合天线的融合方法,其特征在于,所述第一高频振子(20)与第二高频振子(21)的结构一致,所述第一高频振子(20)包括两个对称布置的弧形部(24)、连接两个所述弧形部(24)的连接部(25),所述连接部(25)位于所述第二介质基板(2)的中部,两个所述弧形部(24)位于同一圆周轨迹上。
6.一种共口径的双频融合天线结构,其特征在于,包括地板(1)、所述地板(1)的正上方设有高频天线辐射单元、所述高频天线辐射单元的正上方设有低频天线辐射单元,所述低频天线辐射单元包括第一介质基板(3)、第一辐射环(8)、第二辐射环(9)、第三辐射环(10)、第四辐射环(11)、第一超表面结构(4)、第二超表面结构(5)、第三超表面结构(6)、第四超表面结构(7)、第一同轴线(16)、第二同轴线(17),所述第一介质基板(3)以其中心划分为第一象限、第二象限、第三象限、第四象限,所述第一辐射环(8)、第二辐射环(9)、第三辐射环(10)、第四辐射环(11)的结构一致,且围绕所述第一介质基板(3)的中心顺序均匀布置在第二象限、第三象限、第四象限、第一象限,所述第一超表面结构(4)、第二超表面结构(5)、第三超表面结构(6)、第四超表面结构(7)的结构一致,且围绕所述第一介质基板(3)的中心顺序均匀布置在第一象限、第四象限、第三象限、第二象限,所述第一辐射环(8)、第二辐射环(9)、第一超表面结构(4)、第二超表面结构(5)位于所述第一介质基板(3)的顶面,所述第三辐射环(10)、第四辐射环(11)、第三超表面结构(6)、第四超表面结构(7)位于第一介质基板(3)的底面,所述第一介质基板(3)底面的中部设有与所述第一辐射环(8)、第三辐射环(10)对应的第一馈电线(12),所述第一介质基板(3)顶面的中部设有与所述第二辐射环(9)、第四辐射环(11)对应的第二馈电线(13),所述第一同轴线(16)的内芯连接所述第一馈电线(12),所述第一同轴线(16)的外芯连接所述第一辐射环(8),所述第二同轴线(17)的内芯连接所述第二馈电线(13),所述第二同轴线(17)的外芯连接所述第四辐射环(11),所述第一同轴线(16)、第二同轴线(17)的下端向下穿过所述高频天线辐射单元、地板(1);
所述高频天线辐射单元包括第二介质基板(2)、两个对称布置于所述第二介质基板(2)顶面的第一高频振子(20)、与所述第一高频振子(20)对应的第四同轴线(19)、两个对称布置于所述第二介质基板(2)底面的第二高频振子(21)、与所述第二高频振子(21)对应的第三同轴线(18),所述第一高频振子(20)与第二高频振子(21)的结构一致,所述第一高频振子(20)包括两个对称布置的弧形部(24)、连接两个所述弧形部(24)的连接部(25),所述连接部(25)位于所述第二介质基板(2)的中部,两个所述弧形部(24)位于同一圆周轨迹上,两个所述第一高频振子(20)之间设有第三馈电线(14),所述第三同轴线(18)的内芯连接所述第三馈电线(14),所述第三同轴线(18)的外芯连接所述第二高频振子(21),两个所述第二高频振子(21)之间设有第四馈电线(15),所述第四同轴线(19)的内芯连接所述第四馈电线(15),所述第四同轴线(19)的外芯连接所述第一高频振子(20),所述第三同轴线(18)、第四同轴线(19)的下端向下穿过所述地板(1),两个所述第一高频振子(20)之间的对称线垂直于两个所述第二高频振子(21)之间的对称线。
7.根据权利要求6所述的一种共口径的双频融合天线结构,其特征在于,所述第一辐射环(8)为扇形结构。
8.根据权利要求6所述的一种共口径的双频融合天线结构,其特征在于,所述第一超表面结构(4)为方形结构,包括多个呈+45°方向布置的第一超表面单元(22),所述第一超表面结构(4)远离所述第一辐射环(8)的一侧以及远离所述第二超表面结构(5)的一侧分别设有多个呈90°方向布置的第二超表面单元(23)。
9.根据权利要求6所述的一种共口径的双频融合天线结构,其特征在于,所述第一介质基板(3)、第二介质基板(2)、地板(1)均为方形结构,所述第一介质基板(3)的面积大于所述第二介质基板(2)的面积,所述第一介质基板(3)的边与所述第二介质基板(2)的边的夹角为45°。
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Citations (3)
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Non-Patent Citations (2)
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---|
"A Triband SIW Cavity-Backed Differentially Fed Dual-Polarized";Yuehui Cui.etc;《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION》;20200727;第68卷(第12期);全文 * |
"Embeddable Structure for Reducing Mutual";YUE QIN.etc;《IEEE Access》;20201026;全文 * |
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