[发明专利]一种兼容Sub-6GHz和毫米波频段的共享口径面天线

说明书

本发明提供了一种兼容Sub‑6GHz和毫米波频段的共享口径面天线，由上往下依次设有第一基板、第二基板，还设有支撑柱，所述第一基板和第二基板通过支撑柱连接，所述第一基板上表面设有贴片天线，所述第二基板设有第一端口、第二端口、贴片地、微带线和缝隙天线，微带线馈电的缝隙天线作为主要的辐射源，微带线位于第二基板底部，辐射的缝隙天线设在第二基板顶部。本发明通过实现兼容Sub‑6GHz和毫米波的大频率比共享口径面天线，拥有高的口径共享效率。在毫米波实现高增益辐射，同时天线不需要馈电网络，结构简单。

[技术领域]

本发明涉及电子通信天线技术领域，具体涉及一种兼容Sub-6GHz和毫米波频段的共享口径面天线。

[背景技术]

通信系统的发展正进入5G时代，急需能达到每秒几千兆到数十千兆比特的传输速率的先进移动系统来支撑潜在的无线应用，例如多媒体设备，物联网和智能交通系统等。为了克服带宽的限制，国际电信联盟已经为潜在的5G通信及其他应用授权了几个毫米波频段，其中包括24.25-27.5GHz,37-40GHz，66-76GHz。在未来移动通信系统的架构里毫米波通信系统将起到非常重要的作用。但是毫米波频段通信的问题在于：1)波长短，路径损耗严重。同时毫米波处于大气吸收峰频段，进一步加剧了路径损耗。2)毫米波很难穿透固体障碍物，所以仅限于视距传播，对于存在遮挡的环境，毫米波传输质量差。为了解决这一难题，目前使用Sub-6 GHz频段和毫米波频段同时作为通信的媒质，其中Sub-6GHz频段用于长距离，大范围的可靠通信媒质而毫米波频段用于高速率大容量的数据传输。

这一具体的应用场景要求天线可以同时覆盖毫米波和Sub-6GHz频段。同时，由于考虑到毫米波的路径损耗，天线在毫米波频段必须同时具有高增益的特性。为此，兼容sub-6GHz 和毫米波频段的共享口径面天线是接收机前端的重要设备。文献“J.F.Zhang,Y.J.Cheng,Y.R. Ding,and C.X.Bai,“Adual-band sharedaperture antenna with largefrequency ratio,high aperture reuse efficiency,and high channel isolation,”IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.67,no.2,pp. 853-860,Feb.2019”中提出了一种共享口径面天线的设计，天线使用贴片天线作为sub-6GHz 的辐射单元，使用缝隙天线阵列作为毫米波辐射器，并与贴片共用辐射口径。该技术方案中全向天线虽然增益高，但是在毫米波频段天线阵列必须使用大规模的基于基片集成的馈电网络，使得加工复杂，同时多层的工艺使得加工成本很高。

[发明内容]

本发明目的是提供一种新的实现兼容Sub-6GHz和毫米波的大频率比共享口径面天线，以解决现有技术中存在的不足。

本发明的技术方案如下：

一种兼容Sub-6GHz和毫米波频段的共享口径面天线，由上往下依次设有第一基板、第二基板，还设有支撑柱，所述第一基板和第二基板通过支撑柱连接，所述第一基板上表面设有贴片天线，所述第二基板设有第一端口、第二端口、贴片地、微带线和缝隙天线，微带线馈电的缝隙天线作为主要的辐射源，微带线位于第二基板底部，辐射的缝隙天线设在第二基板顶部。

进一步地，所述贴片天线上刻有周期性金属槽，用于提高增益的部分反射。

进一步地，所述贴片天线的长度为2.4GHz介质波长一半，为46.2mm。

进一步地，所述周期性金属槽的数量为9*9个，均匀分布排列，单个金属槽尺寸为2.42mm*1.37mm。

进一步地，所述第一端口设有SMA接头，所述第二端口设有SMK接头。

进一步地，所述第一基板与第二基板的距离满足法布里-珀罗共振条件：