[发明专利]宽频带低剖面天线单元及双极化阵列天线

说明书

本发明涉及一种宽频带低剖面天线单元、嵌套天线阵列及双极化阵列天线，宽频带低剖面天线单元包括底板、馈电结构与辐射单元。倾斜状的辐射单元从中心到边沿到金属地层的高度不同,导致辐射单元与金属地层之间的电容效应也不同,就会直接影响辐射臂与金属地层之间的耦合强度。由于不同频率对应不同的电长度,倾斜高度渐变的贴片与金属地层之间的耦合强度随频率表现平滑,从而能够拓展带宽,影响天线辐射强度。此外，两个第一辐射臂与两个第二辐射臂呈现倒伞状，与金属地层的关系呈现渐变结构，不仅能拓展带宽，还能缩小宽频带低剖面天线单元的口径，同时由于可以降低四个馈电结构的高度，使得宽频带低剖面天线单元体积小型化与轻量化。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种宽频带低剖面天线单元及双极化阵列天线。

背景技术

随着5G移动通信网络的商用,基站主设备和天线高度融合成为5G基站的主流发展方向，基站天线也在朝着宽频化、多频化、小型化及低成本的方向发展。由于现今多种通信标准共存，基站天线的选址也越来越困难，故基站天线的辐射单元的布局要求更加紧凑、体积更小，同时也要求辐射单元具有宽频特点，从而适应2G、3G、4G、5G的制式要求。为了解决现今多种通讯标准共存的状态，现阶段，通常是通过设计宽频的天线辐射单元或者在一个天线上放置多个频段的辐射单元，来实现天线的宽频特性，从而降低设计成本；但同时存在天线体积大、重量重、剖面高等缺点。

发明内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种宽频带低剖面天线单元及双极化阵列天线，它能够实现体积小，轻量化，同时保证宽频带。

其技术方案如下：一种宽频带低剖面天线单元，所述宽频带低剖面天线单元包括：底板；馈电结构与辐射单元，所述辐射单元通过所述馈电结构与所述底板的馈电线路电性连接，所述辐射单元包括两个第一辐射臂与两个第二辐射臂，两个所述第一辐射臂与两个所述第二辐射臂正交极化设置，所述第一辐射臂与所述第二辐射臂均相对于所述底板倾斜设置，所述第一辐射臂靠近于所述辐射单元中心的部位相对靠近于所述底板，所述第一辐射臂远离于所述辐射单元中心的部位相对远离于所述底板，所述第二辐射臂靠近于所述辐射单元中心的部位相对靠近于所述底板，所述第二辐射臂远离于所述辐射单元中心的部位相对远离于所述底板，所述辐射单元的下表面与所述底板的金属地层的上表面的间距为S，宽频带低剖面天线单元的工作频带中心频点所对应的波长为λ，间距S与波长λ满足关系式：0.06λS0.15λ。

上述的宽频带低剖面天线单元，一方面，辐射单元采用相对于金属地层倾斜设置的第一辐射臂与第二辐射臂,倾斜后的第一辐射臂与第二辐射臂对不同频率具有渐变式的反射路径(对于高频反射路径较短,对于低频反射路径较长),使底板的反射波与辐射单元直接辐射的电磁波在更宽频域实现同相叠加,达到辐射增强的效果。另一方面，由于辐射单元的下表面与所述金属地层的上表面的间距S小于0.15λ，也就是说间距S相对较小，远小于传统的0.25λ，与金属地层之间存在较强的电耦合效应(电容效应),本质上相当于贴片缝隙天线，也即倾斜状的辐射单元从中心到边沿到金属地层的高度不同,导致辐射单元与金属地层之间的电容效应也不同,就会直接影响辐射臂与金属地层之间的耦合强度。由于不同频率对应不同的电长度,倾斜高度渐变的贴片,与金属地层之间的耦合强度随频率表现平滑,从而能够拓展带宽,影响天线辐射强度。此外，两个第一辐射臂与两个第二辐射臂分别位于四个象限，均以辐射单元中心为原点以一定倾斜角朝外辐射，呈现一种倒伞状，辐射臂与金属地层的关系呈现一种渐变结构，不仅用于拓展带宽，还能缩小宽频带低剖面天线单元的口径，同时由于可以降低四个馈电结构的高度，使得宽频带低剖面天线单元体积小型化与轻量化。

在其中一个实施例中，所述馈电结构包括两个第一馈电柱与两个第二馈电柱；两个所述第一馈电柱与两个所述第一辐射臂一一对应设置，两个所述第二馈电柱与两个所述第二辐射臂一一对应设置；所述第一辐射臂通过所述第一馈电柱与所述馈电线路电性连接，所述第二辐射臂通过所述第二馈电柱与所述馈电线路电性连接。