[发明专利]超宽带天线及天线阵列

说明书

本发明提供一种超宽带天线及天线阵列，包括：参考地金属板、设置于其上的4个相同子金属结构单元且沿周向等间隔90°设置及4个馈电结构；子金属结构单元包括：1个沿水平方向延伸的第一金属结构件、2个沿竖直方向延伸的第二金属结构件，2个第二金属结构件与第一金属结构件直接连接，1个第二金属结构件与参考地金属板连接，另一个第二金属结构件与参考地金属板之间加入一馈电结构。设置4个沿周向等间隔90°设置的子金属结构单元以及多个接地点的加入，并通过对相对设置的两子金属结构单元施加相位差为180°的差分馈电，同时使4个子金属结构单元之间具有耦合作用，形成超宽带天线；另外，还使辐射增益、天线带宽增加，同时达到小型化效果。

技术领域

本发明涉及超宽带天线结构的设计领域，特别是涉及一种超宽带天线及天线阵列。

背景技术

随着通信频段的不断扩充以及系统内各种功能模块集成度的提高，对小型化宽带天线的需求越来越高，同时设计也变得越来越有挑战性。

例如在卫星通信与导航领域，同为通过圆极化波通信的GNSS系统与SDARS系统常被放在一起讨论。GNSS系统主要有有名的导航系统有美国的GPS，欧洲的Galileo，俄罗斯的GLONASS以及中国的北斗系统等，其频段集中在1.1G-1.6G，所使用的圆极化波为右旋圆极化波(RHCP)。SDARS系统是卫星数字音频广播业务的简称，其频段为2.32G-2.345G，所使用的圆极化波为左旋圆极化波(LHCP)。当把两者集成在一个天线设计时，由于两者频段相隔较远，同时包含GNSS与SDARS频段的圆极化天线设计是目前一个难题，或者只能取GNSS中的部分频段(如1.56G-1.6G)与SDARS频段。目前为了覆盖GNSS与SDARS的频段，主要采用两者分开，各自独立设计的思路，这就增加了天线系统设计的空间尺寸。同时目前的GNSS与SDARS天线多使用高成本的陶瓷材料为主的贴片天线，在同等尺寸条件下，使用低成本的低介电常数材料也成为一种需求。

例如在5G(第5代移动通信技术)的应用中，毫米波波段的引入是一大亮点。目前毫米波的波段主要集中在24.5G-29.5G(如n257，n258和n261)以及37.5G-42.5G(如n260)。同时为了达到覆盖率以及增益的要求，毫米波天线多采用阵列设计以及空间正交的双极化波模式。在终端设备的开发中，如何设计同时包含如上波段与模式的超宽带双极化天线成为一个难题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超宽带天线及天线阵列，用于解决现有技术中在卫星通信与导航领域和/或移动通信领域内超宽带天线小型化受限等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种超宽带天线，所述超宽带天线包括：参考地金属板、4个相同的子金属结构单元及4个馈电结构；

4个相同的所述子金属结构单元设置于所述参考地金属板上，且4个相同的所述子金属结构单元沿周向等间隔90°设置；

每个所述子金属结构单元包括：1个沿水平方向延伸的第一金属结构件、2个沿竖直方向延伸且间隔设置的第二金属结构件，2个所述第二金属结构件的一端与所述第一金属结构件直接连接，1个所述第二金属结构件的另一端与所述参考地金属板连接，另一个所述第二金属结构件的另一端与所述参考地金属板之间加入一个所述馈电结构；

每个所述子金属结构单元与其余3个所述子金属结构单元之间具有耦合作用；

相对设置的2个所述子金属结构单元组成一组子天线，4个所述子金属结构单元组成2组所述子天线，每组所述子天线的2个所述馈电结构施加相位差为180°的差分馈电。

可选地，相邻2个所述子金属结构单元的2个所述馈电结构之间馈电相位差的绝对值为90°，使所述超宽带天线辐射左旋圆极化波或右旋圆极化波。

可选地，辐射右旋圆极化波的所述超宽带天线为GNSS天线，辐射左旋圆极化波的所述超宽带天线为SDARS天线。