[发明专利]Sub-6GHz和毫米波频段的宽带共口径偶极子阵列

说明书

本发明公布Sub‑6GHz和毫米波频段的宽带共口径偶极子阵列，包括毫米波偶极子天线、Sub‑6GHz低频天线、多层介质基板；Sub‑6GHz低频天线包括低频天线H面反射板、低频天线E面反射板、低频偶极子、双面平行微带线、GCPW转DPSPL结构、低频接地支节；毫米波偶极子天线包括高频偶极子天线阵列、高频接地支节、高频馈电网络、高频反射板。本发明采用SICL结构和多层分布技术，有效抑制交叉极化，提高端口间的隔离度，通过对两个频段的偶极子臂刻蚀缝隙，提高阻抗带宽。本发明不仅实现了端射的Sub‑6GHz/毫米波共口径天线，而且天线整体可通过PCB工艺加工实现，易于与有源电路系统集成。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种工作于Sub-6GHz/毫米波频段的宽带共口径偶极子阵列。

背景技术

随着5G通信系统的发展，共口径天线因其高的孔径利用率而备受关注，Sub-6GHz和毫米波技术的应用和协作已成为未来网络的关键特征。目前，分配给5G通信的频谱可分为6GHz以下(3GPP FR1:450MHz-6GHz)和毫米波频段(3GPP FR2:24.25-52.6GHz)。对于可用空间受限，又要同时工作在Sub-6GHz和毫米波频段的通信系统，天线的设计是一个非常大的挑战。

大频率比双/多频天线被认为是解决这一问题的可行途径。通过将工作在不同频段的天线集成到同一拓扑中，可以显著减小天线子系统的整体尺寸。已经对这种类型的天线进行了一些研究，使用微带贴片天线设计了9GHz以下的双频/多频天线；采用非平面谐振器天线进行集成的2.4/24GHz天线；将S波段的线极化贴片和C波段的圆极化贴片叠加，实现了双频双极化特性。然而由于馈电网络的复杂性，这些共口径天线常常具有很高的剖面，在毫米波频段高剖面会引起表面波效应。除此之外，现有的微波毫米波双频共口径天线在两个频带内很难同时实现宽带特性。

本发明提出了一种共口径集成方法，以实现具有Sub-6GHz和毫米波双频段的天线，一个毫米波的偶极子阵列被集成到Sub-6GHz低频偶极子天线中，并共享相同的辐射口径。

发明内容

本发明的目的是鉴于上述现有技术中的缺陷，在于提供一种Sub-6GHz/毫米波双频段共口径天线，以在两个频带内实现宽带特性，同时实现高隔离度和低剖面特性。通过使用基片集成同轴线(SICL)馈电方式，可以将毫米波阵列直接集成在Sub-6GHz偶极子天线臂上，SICL可以直接连接到阵列单元而不需要过渡，低频偶极子臂可以作为毫米波阵列的反射板，这种结构不会影响低频结构的性能，同时这种屏蔽结构可以使天线具有良好的隔离度。利用SICL结构和多层分布技术，可以有效抑制交叉极化，两种频段的偶极子天线都采用带有缝隙的弯折长臂偶极子，提出了一种具有交叉极化抑制功能的宽带低副瓣天线阵列，能够解决现有偶极子馈电技术中存在的交叉极化和带宽较窄等缺陷。这种将毫米波天线阵列嵌入Sub-6GHz低频天线中，实现了端射的Sub-6GHz/毫米波共口径天线，天线整体可通过PCB工艺加工实现，易于与有源电路系统集成。

本发明的一种工作于Sub-6GHz/毫米波频段的宽带共口径偶极子阵列为多层垂直排布结构，包括毫米波偶极子天线、Sub-6GHz低频天线、多层介质基板；其中多层介质基板从上至下依次包括第一介质基板S1、第三介质基板S3、第二介质基板S2；所述的第三介质基板位于第一介质基板下表面，用来粘合第一介质基板和第二介质基板；

其中：所述Sub-6GHz低频天线包括低频天线反射板、低频偶极子、双面平行微带线、接地共面波导(GCPW)转双面平行微带线(DPSPL)结构、低频接地支节；