[发明专利]一种基于反射表面的宽带双频融合天线及通信设备

说明书

本发明公开了一种基于反射表面的宽带双频融合天线及通信设备，包括反射板、低频天线辐射单元、超表面结构及高频天线辐射单元，所述高频天线辐射单元设置在反射板的上方，所述低频天线辐射单元设置在高频天线辐射单元的上方，超表面结构位于高频天线辐射单元的上方。本发明结构新颖，隔离度高，方向图稳定。

技术领域

本发明涉及移动通信领域，具体涉及一种基于反射表面的宽带双频融合天线及通信设备。

背景技术

随着移动通信技术不断发展，移动通信技术丰富了我们的生活，随着5G的商用，必将带来更大的改变。然而随着通信系统的更迭，通信系统中广泛存在着多种制式的通信系统，预见未来将保持多种通信应用标准并存的局面，目前我国现在使用的通信系统有2G、3G、4G以及5G。天线是通信系统重要的组成部分，其性能直接影响无线通信系统的功能，因此能够同时支持多个制式的多频天线研究具有强烈的应用背景。此外，随着通信系统的演进，在同一个基站站址上挂载的天线数量不断增加，基站选址困难，天面资源紧张，多频多制式移动通信系统对新设计研发的新型天线提出了多频共口径融合的要求，因此研发多频共口径天线是解决上述需求的重要技术途径。

为了解决这个问题，学者们采取频带融合的方式，即将不同频段的天线紧凑的放在一起，试图使得天线能在不同频段内正常工作。然而，工作在不同频段的天线在共口径融合时，由于相互耦合，阻抗匹配、端口隔离度和辐射性能恶化。通过采用滤波天线、扼流环加载和频率选择性表面等技术，实现了双频天线的共口径融合，但大多数融合天线的频带较窄，对于解决基站天线位面紧张的问题帮助有限；为了可以更好的改善天面资源紧张这一问题，急需要研究频带更宽的天线之间的融合。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明的首要目的是提供一种基于反射表面的宽带双频融合天线及通信设备，该天线通过采用加载部分反射表面的方式，实现两个工作在不同频段的宽带天线的共口径融合。

该天线频段覆盖690MHz-1520MHz和1700MHz-2700MHz两个频段，方向图稳定，匹配好，相比较于其他的双频共口径融合天线，带宽覆盖具有明显优势。

本发明采用如下技术方案：

一种基于反射表面的宽带双频融合天线，包括超表面结构、低频天线辐射单元、N个高频天线辐射单元及反射板，所述N个高频天线辐射单元呈阵列排布在反射板上方，所述低频天线辐射单元设置在高频天线辐射单元的上方，所述超表面结构位于高频天线辐射单元的上方，且与反射板构成一个工作在高频频段的Fabry-Perot谐振腔，高频天线辐射单元用作辐射源，激励该谐振腔，产生多路径反射后形成正向叠加，对高频天线辐射单元的辐射进行补偿。

进一步，超表面结构为单层，位于低频天线辐射单元的上方或下方，具有低频辐射的传输通带。

进一步，所述N个高频天线辐射单元的结构相等，每一个高频天线辐射单元包括四个高频辐射臂、高频介质基板、高频馈线结构及高频同轴线，其中两个高频辐射臂构成+45度极化振子，由一条高频馈线馈电，另外两个高频辐射臂构成-45度极化振子，由另外一条高频馈线馈电，所述高频同轴线有两条，其分别与两条高频馈线相连。

进一步，还包括磁环，包围在高频同轴线上。

进一步，低频天线辐射单元包括四个低频辐射臂、一个环形结构、低频介质基板以及巴伦馈电结构，其中两个低频辐射臂构成+45度极化振子，另外两个低频辐射臂构成-45度极化振子，低频辐射臂设置在环形结构内，所述巴伦馈电结构分别与四个低频辐射臂相连。

进一步，当超表面结构为多层，用于扩展改善高频天线辐射单元的带宽。

进一步，超表面结构加载的高度为0.1λ_H-0.7λ_H的范围，相对于反射板，其中λ_H为目标改善高频工作频段的中心频点。