[发明专利]一种用于同时同频全双工系统的反射阵天线

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信的天线技术领域，具体涉及一种用于同时同频全双工系统的反射阵天线。

背景技术

随着无线通信技术的应用和快速发展，无线通信已经成为个人和社会不可缺少的必备交互手段。目前的无线频谱资源已近枯竭，而无线通信业务对频谱资源的需求却呈指数上升。为了充分利用有限的频谱资源，同时同频全双工技术应运而生。不同于已有的频分双工(Frequency Division Duplex,FDD)、时分双工(Time Division Duplex,TDD)，同时同频全双工(Co-frequency Co-time Full Duplex,CCFD)无线通信是在相同的工作频率下，同时发射和接收无线信号，从而使无线通信的容量在现存通信体制基础上扩大一倍，或者，频谱利用率提高一倍。

目前，反射阵天线已经获得广泛研究与应用，David M.Pozar等人在文献【Design of Millimeter Wave Microstrip Reflectarrays，IEEE Transactions on Antennas and Propagation,1997,45(2):287-296】中提出了单馈源的微带反射阵天线的设计方法，但单馈源结构在实际工程中只能做到时分复用，无法实现CCFD；C.Han等人在文献【A C/Ka Dual Frequency Dual Layer Circularly Polarized Reflectarray Antenna With Microstrip Ring Elements，IEEE Transactions on Antennas and Propagation,2004,52(11):2871-2876】中提出了工作于C和Ka双频段的微带反射阵天线，在实际工程中，可以实现频分复用，即收发处于不同的工作频率上。中国发明专利【Ku频段双频双极化微带平面反射阵天线(CN 103560336 A，2014.02.05)】提出了一种双频双极化反射阵天线。该反射阵天线在Ku波段实现双极化工作，在同一工作频率下，通过不同的极化方式可以实现同时同频全双工，但这种方案并没有提高频谱利用率。

无线通信系统在同时同频的发射和接收信息时，为了保证通信质量，收发间必须有足够的隔离，这可以通过收发天线分离来实现，但这会增加系统复杂度，尤其是系统的体积和成本。在共用收发天线的通信系统中实现同时同频全双工，对降低系统的体积、成本，与现存系统的兼容以及系统的紧凑性等方面具有重要的价值和意义。本发明的目的是解决共用收发天线的CCFD系统中的电磁兼容问题，着力于收发天线间的隔离度问题。该问题的有效解决能真正成倍提高现存的频谱资源利用率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种用于同时同频全双工系统的反射阵天线，且具有足够高的收发隔离。

围绕所要解决的技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种用于同时同频全双工系统的反射阵天线，能够同时接收和发射相同工作频率、同向极化的信号，其结构如图1所示，包括发射端馈源1、接收端馈源2和由双层金属贴片单元排布而成的反射阵列，所述双层金属贴片单元的结构由下至上依次为下层金属地板6、介质基板3、上层金属贴片4以及在介质基板3内的下层金属贴片5；所述双层金属贴片单元的上层金属贴片4与下层金属贴片5的形状相似、法向轴线重合，且上层金属贴片4的尺寸小于下层金属贴片5的尺寸，所述的双层金属贴片单元以镜面对称方式排布成所述的呈镜面对称的反射阵列；所述发射端馈源1和接收端馈源2以侧馈方式并呈镜像对称分别置于反射阵列同一侧的两端，且发射端馈源1和接收端馈源2的对称面与所述反射阵列的对称面重叠。

由于发射端馈源到反射阵列各双层金属贴片单元的空间路径不同，其空间路径差会造成相位差，因而需要对双层金属贴片单元进行相位补偿，一般要求所用补偿方式达到超过360°的相位补偿能力，以满足实际需要。本发明通过调整所述反射阵列中每个双层金属贴片单元的上、下层金属贴片的尺寸，对相应双层金属贴片单元进行相位补偿，使反射阵列经发射端馈源1照射后形成沿反射阵列法方向的笔形波束，同时接收端馈源2接收沿反射阵列法方向的来波信号。

本发明的有益效果是：