CN114243280A - 超宽带宽波束双极化天线和无线通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超宽带宽波束双极化天线和无线通信设备，包括反射板和多个基本辐射单元；基本辐射单元包括固定结构、辐射天线组、至少一个引向器以及馈电结构。固定结构包括第一辐射基板和第二辐射基板，第一辐射基板和第二辐射基板均垂直固定于反射板并呈正交分布，辐射天线组包括第一对称阵子和第二对称阵子，第一对称阵子设于第一辐射基板，第二对称阵子设于第二辐射基板，至少一个引向器设于固定结构，馈电结构包括第一微带巴伦和第二微带巴伦，第一微带巴伦与第一对称阵子耦合馈电，第二微带巴伦与第二对称阵子耦合馈电。本发明技术方案旨在优化天线的结构，提升天线的工作宽带范围，扩大天线的应用的领域。

Description

超宽带宽波束双极化天线和无线通信设备

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种超宽带宽波束双极化天线和无线通信设备。

背景技术

无线网桥设备是利用无线传输的方式，实现远距离的多个网络之间通信的设备。天线是无线网桥中用来辐射和接收无线电波的装置，其设计对无线信号的传输影响巨大。如公告号CN203871474U专利文献中记载的现有设计中的天线结构，该天线结构的天线阵子组固定于反射板上，并采用馈电线以并馈方式为天线阵子组馈电。这样的天线工作频段为5000Hz至6000MHz，增益达到16dBi，水平半功率夹角≥120°，垂直半功率夹角为8至10°，但是，这种天线的工作带宽仍不够宽，限制了天线在无线通信领域的应用，且天线的增益低，无法满足无线网桥中对远距离通讯的需求。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种超宽带宽波束双极化天线，旨在优化天线的结构，提升天线的工作宽带范围，扩大天线的应用的领域。

为实现上述目的，本发明提出一种超宽带宽波束双极化天线，包括反射板和多个间隔设置的基本辐射单元；

所述基本辐射单元包括：

固定结构，所述固定结构包括第一辐射基板和第二辐射基板，所述第一辐射基板和所述第二辐射基板均垂直固定于所述反射板并呈正交分布，所述第一辐射基板和第二辐射基板均具有长度方向和高度方向；

辐射天线组，所述辐射天线组包括第一对称阵子和第二对称阵子，所述第一对称阵子设于所述第一辐射基板，所述第二对称阵子设于所述第二辐射基板；

至少一个引向器，至少一个所述引向器设于所述固定结构；以及

馈电结构，所述馈电结构包括第一微带巴伦和第二微带巴伦，所述第一微带巴伦与所述第一对称阵子耦合馈电，所述第二微带巴伦与所述第二对称阵子耦合馈电。

在本发明的一实施例中，所述引向器具有沿所述第一辐射基板和/或所述第二辐射基板的高度方向延伸设置的长度方向；

所述引向器于长度方向的两端之间设有阻抗间隙，以将所述引向器形成间隔设置的第一阻抗变换段和第二阻抗变换段。

在本发明的一实施例中，所述第一阻抗变换段和第二阻抗变换段的长度相同。

在本发明的一实施例中，所述引向器的数量为两个；

两所述引向器均设于所述第一辐射基板，两个所述引向器沿所述第一辐射基板的长度方向对称；

或，两个所述引向器均设于所述第二辐射基板，两个所述引向器沿所述第二辐射基板的长度方向对称；

或，一个所述引向器设于所述第一辐射基板，另一个所述引向器设于所述第二辐射基板。

在本发明的一实施例中，所述引向器的数量为四个；

所述第一辐射基板设有两个所述引向器，两个所述引向器沿所述第一辐射基板的长度方向对称；

所述第二辐射基板设有两个所述引向器，两个所述引向器沿所述第二辐射基板的长度方向对称设置。

在本发明的一实施例中，所述第一微带巴伦和所述第二微带巴伦均设有依次连接的多个阻抗变换段以及终端开路结构，所述终端开路结构远离所述反射板设置。

在本发明的一实施例中，所述第一对称阵子和所述第二对称阵子均包括两个对称设置的辐射导体；

所述辐射导体设有依次连接的馈电段、渐变段以及延伸段，所述馈电段与所述馈电结构耦合馈电连接，并沿所述辐射基板的高度方向延伸，所述渐变段呈折弯设置，所述延伸段朝向所述辐射基板的长度方向延伸。

在本发明的一实施例中，所述第一对称阵子和所述第二对称阵子的长度范围均为0.2λ至0.3λ。

在本发明的一实施例中，所述第一辐射基板和所述第二辐射基板于所述反射板上的正投影中，所述第一辐射基板和所述第二辐射基板的长度方向与所述反射板的边线形成45°夹角。

在本发明的一实施例中，所述反射板具有长度方向和宽度方向，多个所述基本辐射单元的沿所述反射板具有长度方向均匀地排布；

超宽带宽波束双极化天线还包括两功分器，两所述功分器设于所述反射板，一所述功分器分别与每一基本辐射单元中的第一微带巴伦耦合馈电；

另一所述功分器分别与每一基本辐射单元中的第二微带巴伦耦合馈电。

在本发明的一实施例中，所述功分器为1/16的T型功分器。

在本发明的一实施例中，所述基本辐射单元的波束宽度大于150°，所述超宽带宽波束双极化天线的频段范围为4400至6200MHz，回波损耗＜-20dB，3dB波束宽度大于120°，天线增益＞18dB。

本发明还提供一种无线通信设备，所述无线通信设备包括所述超宽带宽波束双极化天线。

本发明技术方案超宽带宽波束双极化天线包括反射板和基本辐射单元。基本辐射单元中，包括有固定结构、辐射天线组、至少一个引向器以及馈电结构。固定结构包括均垂直插设固定在反射板上的第一辐射基板和第二辐射基板，第一辐射基板和第二辐射基板呈正交分布，第一辐射基板和第二辐射基板为辐射天线组和引向器提供固定的载体，方便辐射天线组和引向器的固定安装，也提升了辐射天线组、引向器固定的可靠性。基本辐射单元中的馈电结构包括第一微带巴伦和第二微带巴伦，第一微带巴伦与所述第一对称阵子耦合馈电，所述第二微带巴伦与所述第二对称阵子耦合馈电。微带巴伦结构可以实现到辐射天线件的不平衡到平衡的转换，可以极大地提升天线的频段宽带。引向器设于固定结构上，引向器可以起到增强从这一侧方向传来的或者向这一方向发射出去的电磁波的作用，从而提升天线工作频带宽度，从而使得天线能适用于更多的应用场景，扩大了天线的应用的领域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明超宽带宽波束双极化天线一个基本辐射单元的结构示意图；

图2为图1中一基本辐射单元中一辐射基板的前视图；

图3为图2中辐射基板的后视图；

图4为图1中一基本辐射单元中另一辐射基板的前视图；

图5为图4中辐射基板的后视图；

图6为本发明一实施例基板的馈电网络示意图；

图7为图6中A部放大图；

图8为基本辐射单元的S参数(阻抗匹配过程)示意图；

图9为基本辐射单元的辐射方向图；

图10为T型功分器S参数图；

图11为T型功分器相位图；

图12为十六个基本辐射单元组阵后的S参数图；

图13为十六个基本辐射单元组阵后辐射增益图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明中所涉及的术语解释如下：

天线：指的是在无线电技术设备中，用来辐射和接收无线电波的装置。

宽波束天线：是指最大辐射方向两侧，辐射功率下降3dB的两个方向的夹角。

极化：一般指的是电场矢量末端在某一给定工作频点和空间观察点上随时间的推移而产生的变化规律。

双极化：一般指的是具有辐射或接收两种极化方式，有垂直/水平双极化和±45°双极化两种形式，通常而言此两种极化方式具有正交特性。同时通过天线的理论可以知道，两个具有正交特性的极化波之间互不干扰。

对称阵子：两部分长度相等而中心断开并接以馈电的导线，可用作发射和接收天线，这样构成的天线叫做对称天线，因为天线有时也称为振子，所以对称天线又叫对称振子。

引向器：位于有源阵子的一侧，可以增强从这一侧方向传来的或者向这一方向发射出去的电磁波。

增益：天线在特定方向的辐射强度与同一功率向空间均匀辐射的辐射强度之比。

带宽：天线在一段频带内，若其它电性能参数可满足给定的指标要求，将这个频带命名为天线带宽。根据其概念可将天线带宽分为绝对带宽(是指工作频带内两边频之差)和相对带宽(是指与中心频率之比)。

超宽带：是指相对带宽比高出20％或者绝对带宽大于0.5GHz。

阵列：为了增强天线方向性，由若干辐射单元按某种方式排列而成的天线***，称为天线阵。

本发明提出一种超宽带宽波束双极化天线100。

参照图1至图7，本发明超宽带宽波束双极化天线100一实施例中，该超宽带宽波束双极化天线100包括反射板10和基本辐射单元(未标示)；

所述基本辐射单元包括：

固定结构30，所述固定结构30包括第一辐射基板31和第二辐射基板33，所述第一辐射基板31和所述第二辐射基板33均垂直固定于所述反射板10并呈正交分布，所述第一辐射基板31和第二辐射基板33均具有长度方向和高度方向；

辐射天线组50，所述辐射天线组50包括第一对称阵子51和第二对称阵子53，所述第一对称阵子51设于所述第一辐射基板31，所述第二对称阵子53设于所述第二辐射基板33；

至少一个引向器60，至少一个所述引向器60设于所述固定结构30；以及

馈电结构70，所述馈电结构70包括第一微带巴伦71和第二微带巴伦73，所述第一微带巴伦71与所述第一对称阵子51耦合馈电，所述第二微带巴伦73与所述第二对称阵子53耦合馈电。

本发明技术方案超宽带宽波束双极化天线100包括反射板10和基本辐射单元。基本辐射单元中，包括有固定结构30、辐射天线组50、至少一个引向器60以及馈电结构70。固定结构30包括均垂直插设固定在反射板10上的第一辐射基板31和第二辐射基板33，第一辐射基板31和第二辐射基板33呈正交分布，第一辐射基板31和第二辐射基板33为辐射天线组50和引向器60提供固定的载体，方便辐射天线组50和引向器60的固定安装，也提升了辐射天线组50、引向器60固定的可靠性。基本辐射单元中的馈电结构70包括第一微带巴伦71和第二微带巴伦73，第一微带巴伦71与所述第一对称阵子51耦合馈电，所述第二微带巴伦73与所述第二对称阵子53耦合馈电。微带巴伦可以实现到辐射天线件的不平衡到平衡的转换，可以极大地提升天线的频段宽带。

引向器60设于固定结构30上，具体地，引向器60的位置可以是设置在辐射天线组50的外侧，也可以是设置在辐射天线组50的内侧等位置。引向器60设于辐射天线组50的外侧是指引向器60的位置位于辐射天线组50中的两个对称阵子的外周；引向器60设于辐射天线组50的内侧是指引向器60的位置位于辐射天线组50中的两个对称阵子之间的位置。引线器60可以沿第一辐射基板31或第二辐射基板33的水平方向延伸，引线器60也可以是沿第一辐射基板31或第二辐射基板33竖直方向延伸。引向器60的电流相位超前于辐射天线组50，以使得引向器60可以起到增强从这一侧方向传来的或者向这一方向发射出去的电磁波的作用，从而提升天线工作频带宽度，从而使得天线能适用于更多的应用场景，扩大了天线的应用的领域。

反射板10为基本辐射单元提供安装载体。反射板10上设置有无线通讯设备中各电子器件正常工作所需的电路结构。反射板10的形状可以为方形板，具有长度方向和宽度方向，反射板10的形状除了方形板外，还可以是其他的形状，反射板10的形状与无线通讯设备的外壳适配，这里不对反射板10的形状进行限定。反射板10为一平面板体，反射板10上还设有多个用于与固定结构30配合的插孔11，其结构简单，易于加工。

第一辐射基板31包括第一板主体311和连接于第一板主体311侧边的第一插接块313，第一板主体311的侧边设有至少一个第一插接块313，第一插接块313插设于一插孔11内，以实现第一辐射基板31与反射板10的固定。在一实施例中，第一板主体311的长度方向的侧边可以设有两个间隔设置的第一插接块313，通过在第一板主体311的侧边设有两个间隔设置的第一插接块313，以提升辐射基板与反射板10固定的可靠性。第一辐射基板31为平面多边形板材。由于第一辐射基板31和第二辐射基板33呈正交设置，可在第一辐射基板31的顶部开设有一避让槽315，第二辐射基板33插设于该避让槽315中，以实现第一辐射基板31和第二辐射基板33的正交分布。

第二辐射基板33的形状和结构与第一辐射基板31类似，第二辐射基板33包括有第二板主体331和连接于第二板主体331侧边的第二插接块333，第二插接块333插设于一插孔11内，以实现第二辐射基板33与反射板10的固定。为了方便区别第一辐射基板31和第二辐射基板33，可以在第二辐射基板33上设有防呆结构。该防呆结构可以是在第二板主体331侧边设置数量不同于第一辐射基板31的第二插接块333。例如，当第一插接块313的数量为两个时，第二插接块333的数量为三个。如此，既可以快速区分第一辐射基板31和第二辐射基板33，避免错装，提升第一辐射基板31和第二辐射基板33与反射板10之间的组装效率，另一方面，通过设置更多数量的第二插接块333，还能提升装配精度和提升第二辐射基板33与反射板10固定的可靠性。

设于反射板10上的插孔11的数量为第一插接块313和第二插接块333数量之和，且插孔11的形状与第一插接块313和第二插接块333相适配，插孔11的延伸方向与第一辐射基板31和/或第二辐射基板33的延伸方向为对应设置。

反射板10、第一辐射基板31以及第二辐射基板33均为F4B板材(聚四氟乙烯玻璃布覆铜箔板)，其厚度为20mi l，介电常数为2.65，损耗角正切为0.001。F4B板材是根据微波电路的电性能要求，选用优质材料层压制成而成，具有良好的电性能和较高机械强度，是优良微波印制电路基板。

辐射天线组50包括第一对称阵子51和第二对称阵子53，第一对称阵子51和第二对称阵子53均由两个形状相等的辐射导体(未标示)，两个辐射导体呈对称分布，且两个辐射导体之间断开。辐射导体的形状可以是呈臂状，或者，辐射导体的形状可以是呈块状等。第一对称阵子51的形状和第二对称阵子53的形状可以是相同，也可以是略有区别，技术人员可以根据实际需求分别调整第一对称阵子51的形状和第二对称阵子53的形状。第一对称阵子51中的两个辐射导体设于第一辐射基板31，并第一辐射基板31长度方向的中心线为对称中心，第一对称阵子51中的两个辐射导体采用第一微带巴伦71耦合馈电。对应地，第二对称阵子53中的两个辐射导体设于第二辐射基板33，并第二辐射基板33长度方向的中心线为对称中心，第二对称阵子53中的两个辐射导体采用第二微带巴伦73耦合馈电。

参照图1、图2以及图4，第一对称阵子51和所述第二对称阵子53均包括两个对称设置的辐射导体，辐射导体设有依次连接的馈电段、渐变段以及延伸段，所述馈电段与所述馈电结构耦合馈电连接，并沿所述辐射基板的高度方向延伸，所述渐变段呈折弯设置，所述延伸段朝向所述辐射基板的长度方向延伸。

本发明一实施的技术方案中，第一对称阵子51的两个辐射导体均设有依次连接的设有第一馈电段511、第一渐变段513以及第一延伸段515，第一馈电段511与第一微带巴伦71馈电连接，第一渐变段513连接第一馈电段511和第一延伸段515，第一延伸段515朝向第一辐射基板31的长度方向延伸，如此，使得辐射导体辐射的电磁波信号更强。对应地，第二对称阵子53的两个辐射导体也设有依次连接的设有第二馈电段531、第二渐变段533以及第二延伸段535，第二馈电段531与第二微带巴伦73馈电连接，第二渐变段533连接第二馈电段531和第二延伸段535，第二延伸段535朝向第二辐射基板33的长度方向延伸，如此，使得辐射导体辐射的电磁波信号更强，天线的性能越好。

在本发明的一实施例中，所述第一对称阵子51和所述第二对称阵子53的长度范围均为0.2λ至0.3λ。λ为在最低频率f所对应的空气波长。

第一微带巴伦71和第二微带巴伦73均设有依次连接的多个阻抗变换段(未标示)以及终端开路结构(未标示)，终端开路结构位于远离反射板10的一端。通过在第一微带巴伦71和第二微带巴伦73设有依次连接的多个阻抗变换段，可以提升天线在高频段的阻抗匹配性，进而可提升天线的工作频段宽带。由于第二辐射基板33插设于第一辐射基板31上，第二微带巴伦73和第一微带巴伦71形成有高度差，为了弥补因高度差带来输出能量失衡，第二微带巴伦73和第一微带巴伦71分别通过功分器(未标示)馈电连接，功分器可对第二微带巴伦73和第一微带巴伦71的阻抗变换段进行参数优化，调整给各分支的阻抗比来调整端口输出比例，实现各分支的不等分设计来抵消平行走线的影响，实现不同分支的功率和相位的均分输出，到达能量失衡。

参照图1、图2以及图4，在本发明的一实施例中，所述引向器60具有沿所述第一辐射基板31和/或所述第二辐射基板33的高度方向延伸设置的长度方向，所述引向器60于长度方向的两端之间设有阻抗间隙65，以将所述引向器60形成间隔设置的第一阻抗变换段61和第二阻抗变换段63。

在本发明一实施例的技术方案中，引向器60设于第一辐射基板31和/或所述第二辐射基板33长度方向的端部，且引向器60沿第一辐射基板31和/或所述第二辐射基板33的高度方向延伸，如此，辐射天线组50从该侧辐射出的电磁波信号均需要穿过引向器60，或电磁波信号均需要穿过引向器60被辐射天线组50接收，以确保电磁波信号被引向器60加强。通过在引向器60的长度方向上设置阻抗间隙65，以将引向器60形成间隔设置的第一阻抗变换段61和第二阻抗变换段63。通过在引向器60的长度方向两端之间设有阻抗间隙，可以使得引向器60引入容性电路，实现阻抗匹配，从而起到展宽天线带宽的作用。

参照图1、图2以及图4阻抗间隙65呈“一”字形设置，由于阻抗间隙65的设置，可以实现天线在高频段工作时的阻抗匹配，提升阻抗带宽，进一步扩宽了天线的工作带宽，提升天线的性能。阻抗间隙65可以是设置于引向器60长度方向的两端之间的中间位置，使得第一阻抗变换段61和第二阻抗变换段63的长度相同。阻抗间隙65还可以是设置于引向器60长度方向的两端之间的任意位置，第一阻抗变换段61和第二阻抗变换段63的长度也可以是不相同。只要设置有阻抗间隙65，以便引入容性电路，实现阻抗匹配，提升阻抗带宽。

请继续参照图1、图2以及图4，在本发明的一实施例中，所述引向器60的数量为两个；

两个所述引向器60均设于所述第一辐射基板31，两个所述引向器60沿所述第一辐射基板31的长度方向对称；

或，两个所述引向器60均设于所述第二辐射基板33，两个所述引向器60沿所述第二辐射基板33的长度方向对称；

或，一个所述引向器60设于所述第一辐射基板31，另一个所述引向器60设于所述第二辐射基板33。

在本发明一实施例的技术方案中，当两个引向器60均设于第一辐射基板31时，并沿第一辐射基板31的长度方向对称，如此，该两个引向器60可以对设于第一辐射基板31上的第一对称阵子51发射或接收的电磁波信号进行加强。当两个引向器60均设于第二辐射基板33时，并沿第二辐射基板33的长度方向对称，如此，该两个引向器60可以对设于第二辐射基板33上的第二对称阵子53发射或接收的电磁波信号进行加强。当两个引向器60分别设于第一辐射基板31和第二辐射基板33时，两个引向器60分别对设于第一辐射基板31和第二辐射基板33中的第一对称阵子51和第二对称阵子53中，靠近引向器60一侧的辐射导体所辐射或接收的电磁波信号进行加强。

请继续参照图1、图2以及图4，在本发明的一实施例中，所述引向器60的数量为四个；

所述第一辐射基板31设有两个所述引向器60，两个所述引向器60沿所述第一辐射基板31的长度方向对称；

所述第二辐射基板33设有两个所述引向器60，两个所述引向器60沿所述第二辐射基板33的长度方向对称设置。

在本发明一实施例的技术方案中，当引向器60的数量为4个时，辐射天线组50中的每一辐射导体所辐射或接收的电磁波信号均能得到加强，有效地扩展了天线的频率带宽。

请参照图6，在本发明的一实施例中，所述第一辐射基板31和所述第二辐射基板33于所述反射板10上的正投影中，所述第一辐射基板31和所述第二辐射基板33的长度方向与所述反射板10的边线形成45°夹角。

在本发明的一实施例中，反射板10方形板，具有长度方向和宽度方向，第一辐射基板31和第二辐射基板33的长度方向的延长线均与反射板10的边缘相交，且其与反射板10的边线的夹角均为45°。相对于垂直/水平方向的双极化天线在H面具有较宽波束，在E面波束宽度较窄的方式而言，本发明实施例中双极化天线通过设计为±45°，可以确保天线在工作频率范围内，H面和E面的辐射方向的辐射角度均能达到120°以上，确保天线在各辐射方向的一致性好。参照图8和图9，图8是天线的阻抗匹配过程示意图，图9为基本辐射单元的辐射方向图，图9中，单个基本辐射单元的辐射方向的波束宽度可达150°以上，扩展了其辐射的宽度。如图13中，16个基本辐射单元组阵后，天线辐射方向在3dB波束宽度可达120°以上，仍可以实现较宽的辐射宽度。

请参照图6和图7，在本发明的一实施例中，所述反射板10具有长度方向和宽度方向，多个所述基本辐射单元的沿所述反射板10具有长度方向均匀地排布；

超宽带宽波束双极化天线100还包括两功分器，两所述功分器设于所述反射板10，一所述功分器分别与每一基本辐射单元中的第一微带巴伦71耦合馈电；

另一所述功分器分别与每一基本辐射单元中的第二微带巴伦73耦合馈电。

在发明一实施例的技术方案中，两个功分器均为1/16的T型功分器，一功分器在反射板10上分别设有第一馈电端口13和第一接地点15，该功分器通过线缆17与每一基本辐射单元中的第一微带巴伦71耦合馈电。另一所述功分器在反射板10上分别设有第二馈电端口14和第二接地点16，该功分器通过线缆17与每一基本辐射单元中的第二微带巴伦73耦合馈电。

T型功分器在WiFi5G的频段内，网络驻波在-18.5dB以下，不平坦度在1.12dB以下。如图10所示，在5.5G的中心频点处观测，相位不平坦度在3.96458°以下，如图11所示，T型功分基本实现了等幅同相馈电，使得能量等幅、同相的传输到各个基本辐射单元上。通过两个1/16的T型功分器与多个基本辐射单元进行组阵，组阵后的阵列S参数和波束宽度分别如图12和图13所示，在WiFi5G频段内，组阵后的天线的增益大于18dB。

在本发明的一实施例中，所述超宽带宽波束双极化天线100的频段范围为4400至6200MHz，回波损耗＜-20dB，3dB波束宽度大于120°，天线增益＞18dB。

在本发明一实施例的技术方案中，通过在每一基本辐射单元设置引向器60，并将多个基本辐射单元通过功分器进行组阵，形成16个基本辐射单元阵列超宽带宽波束双极化天线100，使得本发明实施例中超宽带宽波束双极化天线100能在4400至6200MHz的频段范围内工作，其回波损耗均小于-20dB，将最低频率4.4GHz与最高频率6.2GHz之差除以中心频率，可得相对带宽为33％，符合行业内对超宽带的要求。(行业中认为的超带宽是指相对带宽比高出20％，或者绝对带宽大于0.5GHz)。

本实施例中的超宽带宽波束双极化天线100还具有良好的阻抗特性；在工作频段内，3dB的波束宽度可达150°以上，16个基本辐射单元组成的阵列可以使得天线增益高达18dB，满足远距离的通讯需求。并且，本实施例中的超宽带宽波束双极化天线100相对同类型天线还具有小型化、结构简单、易于加工和装配等特点，具有巨大的市场前景。

本发明还提出一种无线通信设备，该无线通信设备包括超宽带宽波束双极化天线100，该超宽带宽波束双极化天线100的具体结构参照上述实施例，由于本无线通信设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。无线通信设备可以是无线网桥，该无线网桥采用上述实施例中超宽带宽波束双极化天线100，可以实现远距离的无线传输，有效提升无线网络的传输速率，还可以支持点对多点的覆盖，大幅度提升了带机量。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种超宽带宽波束双极化天线，其特征在于，包括反射板(10)和多个间隔设置的基本辐射单元；

所述基本辐射单元包括：

固定结构(30)，所述固定结构(30)包括第一辐射基板(31)和第二辐射基板(33)，所述第一辐射基板(31)和所述第二辐射基板(33)均垂直固定于所述反射板(10)并呈正交分布，所述第一辐射基板(31)和第二辐射基板(33)均具有长度方向和高度方向；

辐射天线组(50)，所述辐射天线组(50)包括第一对称阵子(51)和第二对称阵子(53)，所述第一对称阵子(51)设于所述第一辐射基板(31)，所述第二对称阵子(53)设于所述第二辐射基板(33)；

至少一个引向器(60)，至少一个所述引向器(60)设于所述固定结构(30)；以及

馈电结构(70)，所述馈电结构(70)包括第一微带巴伦(71)和第二微带巴伦(73)，所述第一微带巴伦(71)与所述第一对称阵子(51)耦合馈电，所述第二微带巴伦(73)与所述第二对称阵子(53)耦合馈电。

2.如权利要求1所述的超宽带宽波束双极化天线，其特征在于，所述引向器(60)具有沿所述第一辐射基板(31)和/或所述第二辐射基板(33)的高度方向延伸设置的长度方向；

所述引向器(60)于长度方向的两端之间设有阻抗间隙(65)，以将所述引向器(60)形成间隔设置的第一阻抗变换段(61)和第二阻抗变换段(63)。

3.如权利要求1所述的超宽带宽波束双极化天线，其特征在于，所述引向器(60)的数量为两个；

两所述引向器(60)均设于所述第一辐射基板(31)，两个所述引向器(60)沿所述第一辐射基板(31)的长度方向对称设置；

或，两个所述引向器(60)均设于所述第二辐射基板(33)，两个所述引向器(60)沿所述第二辐射基板(33)的长度方向对称设置；

或，一个所述引向器(60)设于所述第一辐射基板(31)，另一个所述引向器(60)设于所述第二辐射基板(33)。

4.如权利要求1所述的超宽带宽波束双极化天线，其特征在于，所述引向器(60)的数量为四个；

所述第一辐射基板(31)设有两个所述引向器(60)，两个所述引向器(60)沿所述第一辐射基板(31)的长度方向对称；

所述第二辐射基板(33)设有两个所述引向器(60)，两个所述引向器(60)沿所述第二辐射基板(33)的长度方向对称设置。

5.如权利要求1所述的超宽带宽波束双极化天线，其特征在于，所述第一微带巴伦(71)和所述第二微带巴伦(73)均设有依次连接的多个阻抗变换段以及终端开路结构，所述终端开路结构远离所述反射板(10)设置。

6.如权利要求5所述的超宽带宽波束双极化天线，其特征在于，所述第一对称阵子(51)和所述第二对称阵子(53)均包括两个对称设置的辐射导体；

所述辐射导体设有依次连接的馈电段(511)、渐变段(513)以及延伸段(515)，所述馈电段(511)与所述馈电结构(70)耦合馈电连接，并沿所述辐射基板的高度方向延伸，所述渐变段(513)呈折弯设置，所述延伸段朝向所述辐射基板的长度方向延伸。

7.如权利要求6所述的超宽带宽波束双极化天线，其特征在于，所述第一对称阵子(51)和所述第二对称阵子(53)的长度范围均为0.2λ至0.3λ。

8.如权利要求1所述的超宽带宽波束双极化天线，其特征在于，所述第一辐射基板(31)和所述第二辐射基板(33)于所述反射板(10)上的正投影中，所述第一辐射基板(31)和所述第二辐射基板(33)的长度方向与所述反射板(10)的边线形成45°夹角。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的超宽带宽波束双极化天线，其特征在于，所述反射板(10)具有长度方向和宽度方向，多个所述基本辐射单元的沿所述反射板(10)具有长度方向均匀地排布；

超宽带宽波束双极化天线还包括两功分器，两所述功分器设于所述反射板(10)，一所述功分器分别与每一所述基本辐射单元中的第一微带巴伦(71)耦合馈电；

另一所述功分器分别与每一所述基本辐射单元中的第二微带巴伦(73)耦合馈电。

10.如权利要求9所述的超宽带宽波束双极化天线，其特征在于，所述功分器为1/16的T型功分器。

11.如权利要求10所述的超宽带宽波束双极化天线，其特征在于，所述基本辐射单元的波束宽度大于150°，所述超宽带宽波束双极化天线的频段范围为4400至6200MHz，回波损耗＜-20dB，3dB波束宽度大于120°，天线增益＞18dB。

12.一种无线通信设备，其特征在于，包括如权利要求1至11中任意一项所述的超宽带宽波束双极化天线。

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