本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)基站陣列天線領(lǐng)域，具體涉及一種基于低散射透波結(jié)構(gòu)的三頻段低剖面共口徑天線陣列。

背景技術(shù)：

1、隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，第五代移動(dòng)通信技術(shù)(5g)因其高速率、低時(shí)延和多鏈接等優(yōu)勢(shì)而得到廣泛商用，第六代移動(dòng)通信技術(shù)(6g)也在規(guī)劃中。然而傳統(tǒng)的2g/3g/4g網(wǎng)絡(luò)并不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)退出使用，意味著未來(lái)移動(dòng)通信將面臨多帶通信技術(shù)共存的局面，這也給5g基站的大規(guī)模鋪設(shè)帶來(lái)了困難。因此，業(yè)界期望將新一代通信基站與傳統(tǒng)的2g/3g/4g基站設(shè)計(jì)在一副陣列中，共享天面資源。此外，傳統(tǒng)的制式系統(tǒng)有著傳播損耗更低、覆蓋范圍更廣以及部署成本更低等特點(diǎn)，可與具備高速率傳輸功能的新一代通信系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)搭配使用，并通過(guò)高低頻組網(wǎng)大大提升現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量。因此，將多個(gè)頻段的天線集成一體化，用一副陣列實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)覆蓋，而且各個(gè)頻段天線能夠協(xié)同工作，是緩解天面資源緊張、提高資源利用率以及降低成本的較為理想的解決方案，多頻段共口徑基站陣列的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用已成為通信系統(tǒng)的必然趨勢(shì)。

2、對(duì)多頻段共口徑基站陣列的設(shè)計(jì)而言，關(guān)鍵問(wèn)題在于如何抑制不同頻段天線之間的互相干擾，避免由于空間遮擋引起的方向圖失真問(wèn)題。較為理想的方案是將位于陣列頂部的低頻天線設(shè)計(jì)為對(duì)其下方的高頻天線呈電磁透明的頻率選擇結(jié)構(gòu)，在不增大陣列尺寸的條件下實(shí)現(xiàn)多頻兼容。但單層縫隙式或條帶式的頻率選擇表面會(huì)極大地受限于其工作帶寬，無(wú)法兼容更多的頻段和設(shè)備。并且額外扼流元件的引入也會(huì)不可避免地增大陣列復(fù)雜度和加工成本。因此，設(shè)計(jì)出具有寬帶寬、簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)、高性能的多頻段共口徑陣列對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。

3、需要說(shuō)明的是，在上述背景技術(shù)部分公開(kāi)的信息僅用于加強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了適應(yīng)多頻段通信需求，并進(jìn)一步提升多頻段共口徑天線陣列的低剖面性能，本發(fā)明提供一種基于低散射透波結(jié)構(gòu)的三頻段低剖面共口徑天線陣列。

2、本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下面的詳細(xì)描述變得顯然，或部分地通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐而習(xí)得。

3、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種基于低散射透波結(jié)構(gòu)的三頻段低剖面共口徑天線陣列，所述的三頻段低剖面共口徑天線陣列具體為三頻段雙極化共口徑基站天線陣列，包括：放置在金屬地板中間位置的低頻天線，以及位于低頻天線下方的高雙頻天線；

4、所述低頻天線包括第一電磁表面和第二電磁表面，第一電磁表面和第二電磁表面組成低散射透波結(jié)構(gòu)，其中位于頂部的第一電磁表面充當(dāng)輻射結(jié)構(gòu)，饋電結(jié)構(gòu)直接給第一電磁表面饋電；

5、所述高雙頻天線組成n×n陣列，高雙頻天線周圍由金屬擋板環(huán)繞，金屬擋板垂直放置在金屬地板表面上。

6、在一些示例性實(shí)施方式中，所述第一電磁表面包括第一介質(zhì)基板及其下表面印刷的第一嵌套方環(huán)結(jié)構(gòu)，所述第一嵌套方環(huán)結(jié)構(gòu)以2×2的排布方式構(gòu)成第一嵌套方環(huán)陣列，所述第一嵌套方環(huán)陣列以2×2的排布方式構(gòu)成第一介質(zhì)基板下表面的金屬結(jié)構(gòu)；所述第一嵌套方環(huán)陣列分為互呈對(duì)角放置的第一輻射方環(huán)組和第二輻射方環(huán)組，以實(shí)現(xiàn)±45°極化的輻射功能。

7、在一些示例性實(shí)施方式中，所述第一嵌套方環(huán)結(jié)構(gòu)包括嵌套方環(huán)結(jié)構(gòu)外層的方環(huán)條帶、嵌套折疊方環(huán)結(jié)構(gòu)中間的方環(huán)條帶和嵌套方環(huán)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的四角開(kāi)槽的貼片。

8、在一些示例性實(shí)施方式中，所述第二電磁表面包括第二介質(zhì)基板及其下表面印刷的第二嵌套方環(huán)結(jié)構(gòu)，所述第一嵌套方環(huán)結(jié)構(gòu)以2×2的排布方式構(gòu)成第二嵌套方環(huán)陣列，所述第二嵌套方環(huán)陣列以2×2的排布方式構(gòu)成第二介質(zhì)基板下表面的金屬結(jié)構(gòu)；所述第二嵌套方環(huán)陣列分為互呈對(duì)角放置的第三輻射方環(huán)組和第四輻射方環(huán)組，以實(shí)現(xiàn)±45°極化的輻射功能。

9、在一些示例性實(shí)施方式中，所述低頻天線的第一介質(zhì)基板上表面中間位置印刷有相互交叉的第一y型饋線和第二y型饋線，第一y型饋線通過(guò)耦合的方式將第一同軸線輸入的能量傳遞至低頻天線的第一輻射方環(huán)組，以激發(fā)低頻天線的+45°極化向外輻射能量；第二y型饋線通過(guò)耦合的方式將第二同軸線輸入的能量傳遞至低頻天線的第一輻射方環(huán)組，以激發(fā)低頻天線的-45°極化向外輻射能量。

10、在一些示例性實(shí)施方式中，所述第一同軸線一端穿過(guò)低頻天線的第一介質(zhì)基板與第一y型饋線相連接，另一端穿過(guò)低頻天線的第二介質(zhì)基板連接至金屬地板下方；所述第二同軸線一端穿過(guò)低頻天線的第一介質(zhì)基板和與第二y型饋線相連接，另一端穿過(guò)低頻天線的第二介質(zhì)基板連接至金屬地板下方；第二介質(zhì)基板及其下表面印刷的金屬結(jié)構(gòu)對(duì)低頻天線的輻射幾乎沒(méi)有影響。

11、在一些示例性實(shí)施方式中，所述高雙頻天線包括高雙頻天線介質(zhì)基板及其下表面的輻射貼片，其中，輻射貼片包括中間的圓形孔徑和四角的折疊部分。

12、在一些示例性實(shí)施方式中，所述高雙頻天線介質(zhì)基板上表面印刷有正交放置的第一l型饋線組和第二l型饋線組，兩組饋線通過(guò)差分饋電的形式激勵(lì)高雙頻天線的+45°極化和-45°極化，實(shí)現(xiàn)雙極化輻射。

13、在一些示例性實(shí)施方式中，所述第一l型饋線組中包含第一l型彎折饋電結(jié)構(gòu)和第二l型彎折饋電結(jié)構(gòu)；第二l型饋線組中包含第三l型彎折饋電結(jié)構(gòu)和第四l型彎折饋電結(jié)構(gòu)；第二l型饋線組的構(gòu)成與第一l型饋線組完全相同；第一l型彎折饋線及第二l型彎折饋線通過(guò)耦合的形式將高雙頻天線第一同軸線及第二同軸線中的能量傳遞至高雙頻天線輻射貼片上，其中第一同軸線與第二同軸線中輸入信號(hào)的幅度相同，相位相反；第三l型彎折饋線及第四l型彎折饋線通過(guò)耦合的形式將第三同軸線及第四同軸線中的能量傳遞至輻射貼片上，其中第三同軸線與第四同軸線中輸入信號(hào)的幅度相同，相位相反。

14、本發(fā)明的實(shí)施例所提供的基于低散射透波結(jié)構(gòu)的三頻段低剖面共口徑天線陣列，包括多個(gè)工作在不同頻段的天線堆疊排布，其中，低頻天線位于高雙頻天線上方，低頻天線的正投影與高雙頻天線的正投影在金屬地板上有部分或完全的重疊；當(dāng)高雙頻天線的電磁波照射到低頻天線上時(shí)，低散射透波結(jié)構(gòu)被激勵(lì)，形成了二階寬帶諧振，產(chǎn)生了涵蓋高雙頻天線工作頻段的兩個(gè)寬帶透波窗口，對(duì)高頻電磁波呈現(xiàn)透明特性，實(shí)現(xiàn)電磁波正常輻射。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

15、1)本發(fā)明所提出的低剖面共口徑天線陣列具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，僅由介質(zhì)板和其表面的金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)成，無(wú)需額外的電路元件，具有低成本、便于加工和組裝等優(yōu)勢(shì)。

16、2)本發(fā)明中，將由兩層電磁表面構(gòu)成的低散射透波結(jié)構(gòu)應(yīng)用于低頻天線的設(shè)計(jì)中，形成了具有二階響應(yīng)的寬帶透波窗口。同時(shí)，低散射透波結(jié)構(gòu)具有多個(gè)諧振頻點(diǎn)，產(chǎn)生了多頻寬帶透波響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了共口徑陣列的多頻寬帶協(xié)同工作。

17、3)本發(fā)明中，額外的電磁表面加載在低頻天線和高雙頻天線中間，不僅不增大陣列尺寸，并且額外的電磁表面充當(dāng)了低頻天線的感性加載，改善了低頻天線的阻抗匹配條件，降低了低頻天線乃至整個(gè)陣列的剖面，實(shí)現(xiàn)了多天線之間的正反饋融合設(shè)計(jì)。

18、應(yīng)當(dāng)理解的是，以上的一般描述和后文的細(xì)節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發(fā)明。