一种超宽带紧耦合天线及紧耦合天线阵列.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115911837A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211254278.2(22)申请日2022.10.13(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市四牌楼2号申请人南京步微通信设备有限公司(72)发明人曹振新周怀民许湘剑(74)专利代理机构北京德崇智捷知识产权代理有限公司11467专利代理师王斌(51)Int.Cl.H01Q1/38(2006.01)H01Q1/48(2006.01)H01Q1/50(2006.01)H01Q21/06(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图12页(54)发明名称一种超宽带紧耦合天线及紧耦合天线阵列(57)摘要本发明公开了一种超宽带双极化紧耦合天线及紧耦合天线阵列，超宽带双极化紧耦合天线包括天线辐射体、开口环结构、金属屏蔽罩、金属板结构以及固定底座：所述天线辐射体，包含水平偶极子、功分器以及巴伦三部分；所述开口环结构设置在水平偶极子上；所述金属屏蔽罩设置在所述功分器外部用于遮罩功分器；所述功分器以及巴伦印刷于垂直正交放置的介质板上，功分器与巴伦通过位于介质板上的金属化过孔进行连接；所述固定底座用于固定所述介质板；所述金属板结构呈位于功分器与水平偶极子之间。本发明在水平偶极子下方和威尔金森带状线功分器的上方加载有金属板结构，可以抑制天线的共模谐振，显著地拓展天线的带宽，同时不损耗天线的辐射效率。CN115911837ACN115911837A权利要求书1/1页1.一种超宽带双极化紧耦合天线，其特征在于，包括：天线辐射体、开口环结构、金属屏蔽罩、金属板结构以及固定底座：所述天线辐射体，包含水平偶极子、功分器以及巴伦三部分；所述开口环结构设置在所述水平偶极子上；所述金属屏蔽罩设置在所述功分器外部用于遮罩功分器；所述功分器以及巴伦印刷于垂直正交放置的介质板上，功分器与巴伦通过位于介质板上的金属化过孔进行连接；所述固定底座用于固定所述介质板；所述金属板结构呈水平方向设置在所述介质板上，并位于功分器与水平偶极子之间。2.根据权利要求1所述的超宽带双极化紧耦合天线，其特征在于，所述开口环结构为一个对V形状的印刷于介质基板上的金属贴片组成，在V型贴片内侧有一个用于延长电流路径以移除高频谐振的小切口。3.根据权利要求1所述的超宽带双极化紧耦合天线，其特征在于，所述金属板结构为多层板结构，每层金属板均由介质基板和覆铜层构成，多层板结构中央有一个方形的缺口。4.根据权利要求3所述的超宽带低剖面双极化紧耦合天线，其特征在于，所述金属板结构的层数为2‑5层。5.根据权利要求3所述的超宽带双极化紧耦合天线，其特征在于，所述水平偶极子为锥形偶极子贴片，不同极化方向上的天线分别印刷于介质基板上下两侧，在同极化相邻偶极子贴片的介质基板对侧印刷有一个矩形寄生贴片。6.根据权利要求5所述的超宽带双极化紧耦合天线，其特征在于，所述巴伦为马钱德巴伦，所述功分器为威尔金森功分器；马钱德巴伦采用三层板结构，其中马钱德巴伦下端的内部馈电贴片通过金属化过孔与威尔金森功分器输出端连接，马钱德巴伦上端外部贴片与水平锥形偶极子连接。7.根据权利要求6所述的超宽带双极化紧耦合天线，其特征在于，所述马钱德巴伦外侧部分有对天线阻抗匹配进行优化的挖孔。8.根据权利要求6所述的超宽带双极化紧耦合天线，其特征在于，所述威尔金森功分器为一分二功分器，起到阻抗变换的作用，其采用微带贴片形式印刷于垂直放置的介质基板上，且采用了电阻加载形式。9.一种紧耦合天线阵列，由权利要求1‑8任一所述超宽带低剖面双极化紧耦合天线排列而成。2CN115911837A说明书1/4页一种超宽带紧耦合天线及紧耦合天线阵列技术领域[0001]本发明涉及超宽带天线技术领域，尤其涉及一种超宽带低剖面紧耦合天线。背景技术[0002]随着无线通信技术的快速发展，作为通信系统中不可或缺的重要组成部分，超宽带、低剖面、宽扫角天线逐渐成为研究热点。传统的超宽带天线阵列设计主要是从宽带天线单元的设计开始，首先保证天线单元的宽带阻抗匹配，考虑天线单元组阵时需要尽量减小天线单元间的互耦效应，以确保天线的阻抗匹配不被恶化。早期的扫描天线多用于窄带和小扫描角的场合，这种阵列天线的设计趋于成熟，然而天线单元电性能及阵列耦合效应极大的限制了阵列天线的阻抗带宽和相扫角度的扩展。基于连接阵理论，Munk等人提出了强耦合超宽带相控阵列天线。该阵列天线中相邻单元间引入了容性互耦效应，以此抵消由反射板引起的感性效应，实现了阵列天线阻抗带宽的拓展和低剖面设计。至此，紧耦合阵列天线成为天线研究领域的热点之一，优秀成果不断走进大众视野。[0003]当紧耦合天线高度抬升时带宽可以向低频拓展，但是由于金属短路地板反射的影响，在处会产生