[发明专利]正交线极化的小型化共口径天线

说明书

本发明公开了一种正交线极化的小型化共口径天线，包含：辐射多层板、馈电多层板、上层金属通孔阵列、金属调谐通孔、上行屏蔽带状线转接地共面波导结构、下层金属通孔阵列以及下行屏蔽带状线转接地共面波导结构。整个天线主要由金属层和金属化通孔组成，整个结构可以用传统的PCB工艺来实现；该天线结合基片集成波导结构和带状线结构，将高频和低频天线集成在同一个空间内，属于平面结构，剖面很低，有效地减小了天线体积并提高了口径利用率，实现了小型化；该天线能够在两个频段下同时独立工作，且这两个天线实现的极化特性彼此正交。另外高、低频天线的传输模式不同，且高低频馈电网络之间通过金属层相隔，具有很高的隔离度。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种正交线极化的小型化共口径天线。

背景技术

在无线通信系统中，接收机和发射机的信号通常使用不同的工作频段，因此需要使用多个天线来分别接收和发射信号，即上下行频分。另外，为了增加接收和发射系统的隔离度，通常需要增加天线之间的距离来减小电磁互耦，这将导致天线的体积显著增大。为了满足通信系统小型化和高度集成化的迫切需求，天线必须具有多功能和小型化的特性。由于频谱资源的紧缺性，为了提升传输速率，高频段传输将成为必然的选择。共口径天线在有限的空间内放置多种天线，通过合理的空间布局减少不同频率的天线之间的互耦，并共享同一口径辐射，能够极大程度地减小系统体积，因此毫米波多频段共口径天线的研究具有重要的现实意义。

现今提出的一些适用于无线通信系统中的天线，大多采用的是高、低频天线结构交织放置的形式，口径复用率较低；或者采用的微带贴片堆叠的形式，单元尺寸较大且端口隔离度较低，因此目前仍然缺乏适用于无线通信的高效解决方案。

发明内容

根据本发明实施例，提供了一种正交线极化的小型化共口径天线，包含：辐射多层板、馈电多层板、上层金属通孔阵列、金属调谐通孔、上行屏蔽带状线转接地共面波导结构、下层金属通孔阵列以及下行屏蔽带状线转接地共面波导结构；

辐射多层板设置在馈电多层板的顶部；

辐射多层板包含：由上到下依次设置的辐射缝隙金属层、第一介质基板、上层带状线馈电网络、上层粘合层、第二介质基板以及上层耦合缝隙金属层；

馈电多层板包含：由上到下依次设置的下层耦合缝隙金属层、第三介质基板、下层粘合层、下层带状线馈电网络、第四介质基板以及底层金属层。

上层金属通孔阵列和金属调谐通孔均自辐射缝隙金属层贯穿至上层耦合缝隙金属层构成多个上谐振腔；

上行屏蔽带状线转接地共面波导结构与上层带状线馈电网络的馈入端相连；

下层金属通孔阵列自下层耦合缝隙金属层贯穿至底层金属层构成多个下谐振腔；

下行屏蔽带状线转接地共面波导结构与下层带状线馈电网络的馈入端相连。

进一步，每个上谐振腔的辐射缝隙金属层上刻蚀有平行双缝和横向蝶形缝隙，每个上谐振腔的上层耦合缝隙金属层中心位置上刻蚀有上层耦合缝隙，每个下谐振腔的下层耦合缝隙金属层中心位置上刻蚀有下层耦合缝隙，上层耦合缝隙和下层耦合缝隙尺寸相同。

进一步，下层带状线馈电网络馈入高频信号，上层带状线馈电网络馈入低频信号。

进一步，下层带状线馈电网络为并联形式，下层带状线馈电网络的馈线为渐变型，下层耦合缝隙处的馈线开路端为叉状。

进一步，上层带状线馈电网络为并联形式，对横向蝶形缝隙偏心馈电，且位于Y轴方向相邻的两个横向蝶形缝隙的馈电位置镜像对称。

进一步，每个平行双缝和横向蝶形缝隙一一对应相互垂直放置，且具有重合部分构成一个整体的缝隙。