一种超宽带微带贴片天线及多频天线阵列的制作方法

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种超宽带微带贴片天线及多频天线阵列。

背景技术：

天线是移动通信系统中的一个能量转换装置。在移动通信中，定向天线使用半波对称振子来形成天线，一般而言，半波对称振子高度在四分之一波长左右，很难降低高度。目前多频多列天线是行业的趋势。而半波对称振子无法解决多频多列天线中的高低频互耦问题。也是目前所有天线厂家无法有效解决的一大难题。

而贴片天线代替半波对称阵子，可以解决上述问题。例如cn202384492u所公开的名称为一种贴片天线的实用新型专利，但现有传统的微带贴片天线都有统一的缺点而无法应用到多频多列天线中：1、天线带宽窄、馈电需要180度倒相位(方向图和驻波带宽很窄，随频率变化而色散)。2、方向图交叉极化比很差。3、馈电系统复杂，需要四点馈电。4、如果采用2点馈电，方向图不对称，指标很差.

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超宽带微带贴片天线及多频天线阵列，以解决现有技术中天线带宽窄，天线馈电色散问题及方向图交叉极化差，在多频多列天线中，解决高低频互耦问题。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种超宽带微带贴片天线，包括金属反射板及设置在所述金属反射板上方的辐射贴片装置；其中，

所述辐射贴片装置包括反射板微带贴片层、介质层和馈电网络层；所述微带贴片层上设置有金属贴片和两条第一直线方向的带有开口槽的缝隙，两条所述第一直线方向的缝隙的开口槽方向相反；

所述馈电网络层包括第一馈电输入端口、第一功分节点、第一馈线、第二馈线和第三馈线，其中，所述第一馈线的一端与第一馈电输入端口连接，另一端与第一功分节点的输入端连接；所述第二馈线和第三馈线，固定端分别与第一功分节点的输出端连接，自由端分别向两条所述第一直线方向的缝隙的同侧延伸并分别跨过两条所述第一直线方向的缝隙。

优选地，所述第二馈线和第三馈线的长度相等或相差0～0.15倍的工作波长。

优选地，所述第二馈线和第三馈线，自由端分别向两条所述第一直线方向的缝隙的同侧延伸并分别跨过两条所述第一直线方向的缝隙后与所述微带贴片层上的金属贴片短路连接；

或者，自由端分别向两条所述第一直线方向的缝隙的同侧延伸并分别跨过两条所述第一直线方向的缝隙后，再延伸预设长度，与所述微带贴片层上的金属贴片耦合连接；其中，所述预设长度为四分之一波长左右预设波动范围内的长度。

优选地，所述微带贴片层上还设置有两条位于第二直线方向上的带有开口槽的缝隙，两条所述第二直线方向上的缝隙的开口槽方向相反；所述第一直线方向和第二直线方向正交；

所述馈电网络层还包括第二馈电输入端口、第二功分节点、第四馈线、第五馈线和第六馈线，其中，所述第四馈线的一端与第二馈电输入端口连接，另一端与第二功分节点的输入端连接；所述第五馈线和第六馈线，固定端分别与第二功分节点的输出端连接，自由端分别向两条所述第二直线方向上的缝隙的同侧延伸并分别跨过两条所述第二直线方向上的缝隙。

优选地，所述第五馈线和第六馈线的长度相等或相差0～0.15倍的工作波长。

优选地，所述第五馈线和第六馈线，自由端分别向两条所述第二直线方向的缝隙的同侧延伸并分别跨过两条所述第二直线方向的缝隙后与所述微带贴片层上的金属贴片短路连接；

或者，自由端分别向两条所述第二直线方向的缝隙的同侧延伸并分别跨过两条所述第二直线方向的缝隙后，再延伸预设长度，与所述微带贴片层上的金属贴片耦合连接；其中，所述预设长度为四分之一波长左右预设波动范围内的长度。

优选地，所述第一馈电输入端口和第二馈电输入端口通过馈电同轴线馈电连接；

所述馈电同轴线的底部设置在所述金属反射板正面，与设置在发射板正面的馈线连接，或穿过所述金属反射板，延伸到所述金属反射板背面，与设置在发射板背面的馈线连接。

优选地，所述辐射贴片装置上方还设置有引向片，所述引向片和辐射贴片装置至少通过一个支撑柱固定在所述金属反射板上。

优选地，所述引向片的形状为正方形、多边形、圆形或圆环形；所述引向片的尺寸＜所述辐射贴片装置的尺寸。

优选地，第一馈线或者第四馈线长度为0～0.3倍工作波长，由宽度相同，或者渐变，或者宽度不等的多段线组成。

优选地，第二、三馈线由宽度相同，或者渐变，或者宽度不等的多段线组成；第五、六馈线由宽度相同，或者渐变，或者宽度不等的多段线组成。

一种多频天线阵列，至少包含两种工作在高低不同频率的辐射单元(此多频天线阵列包含至少两种频率的天线，比如1l1h、1l2h、1l3h、1l4h、2l2h、2l4h等，其中l代表低频，h代表高频)，还包括上述的微带贴片天线，所述微带贴片天线作为所述多频天线阵列的高频辐射单元。

本发明采用以上技术方案，至少具备以下有益效果：

由上述技术方案可知，本发明提供的这种超宽带微带贴片天线，微带贴片层上设置有金属贴片和两条第一直线方向的带有开口槽的缝隙，两条第一直线方向的缝隙的开口槽方向相反；馈电网络层的第一馈线的一端与第一馈电输入端口连接，另一端与第一功分节点的输入端连接；第二馈线和第三馈线，固定端分别与第一功分节点的输出端连接，自由端分别向两条第一直线方向的缝隙的同侧延伸并分别跨过两条第一直线方向的缝隙，可知本发明提供的这种微带贴片天线采用缝隙馈电，同一极化方向的两个馈电点相位相同，不存在色散问题，有效解决了传统贴片天线方向图和驻波带宽很窄的问题。

另外，由于采用缝隙馈电，极化纯度很高，所以交叉极化比很好。由于馈电点相位同相，馈电网络都设置在金属贴片上，并且合并后同一极化方向只有一个馈电输出，结构简单。

在超宽带多频天线阵列中，上述超宽带贴片天线，由于剖面底不存在高低频的互耦问题，所以有效的解决了多频天线阵列中的互耦问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的超宽带微带贴片天线的整体结构示意图；

图2为图1所示的超宽带微带贴片天线的辐射贴片装置的俯视图；

图3为本发明另一实施例提供的超宽带微带贴片天线的辐射贴片装置的俯视图；

图4是本发明另一实施例提供的超宽带微带贴片天线的辐射贴片装置的俯视图；

图5为本发明另一实施例提供的超宽带微带贴片天线的辐射贴片装置的俯视图；

图6为本发明另一实施例提供的超宽带微带贴片天线的整体结构示意图；

图7为图6所示的超宽带微带贴片天线的侧视图；

图8为本发明一实施例提供的多频天线阵列的整体结构示意图；

图9为本发明另一实施例提供的多频天线阵列的整体结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

参见图1和图2，本发明一实施例提供的一种超宽带微带贴片天线，包括金属反射板1及设置在所述金属反射板1上方的辐射贴片装置2；其中，

所述辐射贴片装置2包括反射板微带贴片层、介质层和馈电网络层；所述微带贴片层上设置有金属贴片和两条第一直线方向的带有开口槽的缝隙24，两条所述第一直线方向的缝隙24的开口槽方向相反；

所述馈电网络层包括第一馈电输入端口20、第一功分节点(附图中未示出)、第一馈线21、第二馈线22和第三馈线23，其中，所述第一馈线21的一端与第一馈电输入端口20连接，另一端与第一功分节点的输入端连接；所述第二馈线22和第三馈线23，固定端分别与第一功分节点的输出端连接，自由端分别向两条所述第一直线方向的缝隙24的同侧延伸并分别跨过两条所述第一直线方向的缝隙24。

由上述技术方案可知，本发明提供的这种微带贴片天线，微带贴片层上设置有金属贴片和两条第一直线方向的带有开口槽的缝隙，两条第一直线方向的缝隙的开口槽方向相反；馈电网络层的第一馈线的一端与第一馈电输入端口连接，另一端与第一功分节点的输入端连接；第二馈线和第三馈线，固定端分别与第一功分节点的输出端连接，自由端分别向两条第一直线方向的缝隙的同侧延伸并分别跨过两条第一直线方向的缝隙，可知本发明提供的这种微带贴片天线采用缝隙馈电，同一极化方向的两个馈电点相位相同，不存在色散问题，有效解决了传统贴片天线方向图和驻波带宽很窄的问题。

另外，由于采用缝隙馈电，极化纯度很高，所以交叉极化比很好。由于馈电点相位同相，馈电网络都设置在金属贴片上，并且合并后同一极化方向只有一个馈电输出，结构简单。

优选地，所述第二馈线22和第三馈线23的长度相等或相差0～0.15倍的工作波长。

优选地，参见图2，所述第二馈线22和第三馈线23，自由端分别向两条所述第一直线方向的缝隙24的同侧延伸并分别跨过两条所述第一直线方向的缝隙24后与所述微带贴片层上的金属贴片短路连接；

或者，参见图3，自由端分别向两条所述第一直线方向的缝隙24的同侧延伸并分别跨过两条所述第一直线方向的缝隙24后，再延伸预设长度，与所述微带贴片层上的金属贴片耦合连接；其中，所述预设长度为四分之一波长左右预设波动范围内的长度。

参见图4，优选地，所述微带贴片层上还设置有两条位于第二直线方向上的带有开口槽的缝隙25，两条所述第二直线方向上的缝隙25的开口槽方向相反；所述第一直线方向和第二直线方向正交；

所述馈电网络层还包括第二馈电输入端口26、第二功分节点(附图中未示出)、第四馈线27、第五馈线28和第六馈线29，其中，所述第四馈线27的一端与第二馈电输入端口26连接，另一端与第二功分节点的输入端连接；所述第五馈线28和第六馈线29，固定端分别与第二功分节点的输出端连接，自由端分别向两条所述第二直线方向上的缝隙25的同侧延伸并分别跨过两条所述第二直线方向上的缝隙25。

优选地，所述第五馈线28和第六馈线29的长度相等或相差0～0.15倍的工作波长(用于满足一些特殊方向图需求)。

参见图4，优选地，所述第五馈线28和第六馈线29，自由端分别向两条所述第二直线方向的缝隙25的同侧延伸并分别跨过两条所述第二直线方向的缝隙25后与所述微带贴片层上的金属贴片短路连接；

或者，参见图5，自由端分别向两条所述第二直线方向的缝隙25的同侧延伸并分别跨过两条所述第二直线方向的缝隙25后，再延伸预设长度，与所述微带贴片层上的金属贴片耦合连接；其中，所述预设长度为四分之一波长左右预设波动范围内的长度。

参见图1，优选地，所述第一馈电输入端口20和第二馈电输入端口26通过馈电同轴线3馈电连接；所述馈电同轴线3的底部设置在所述金属反射板1正面，与设置在发射板正面的馈线连接，或穿过所述金属反射板1，延伸到所述金属反射板1背面，与设置在发射板背面的馈线连接。

参见图6和图7，优选地，所述辐射贴片装置2上方还设置有引向片4，所述引向片4和辐射贴片装置2至少通过一个支撑柱5固定在所述金属反射板1上。

优选地，所述引向片4的形状为正方形、多边形、圆形或圆环形；所述引向片4的尺寸＜所述辐射贴片装置2的尺寸。

另外，参见图8和图9，本发明还提出了多频天线阵列，至少包含两种工作在高低不同频率的辐射单元，还包括上述微带贴片天线，所述微带贴片天线作为所述多频天线阵列的高频辐射单元。可以理解的是，上述微带贴片天线用于多频天线阵列中，可以消除高低频之间的互耦影响。多频天线阵列的低频工作段范围优选为560mhz～960mhz，高频工作段范围优选为1690mhz～2690mhz，也可以根据实际需要使用到其他频段上。

上述微带贴片天线优先使用pcb实现，也可以采用钣金以及钣金带线馈电，同时也可以根据实际需要采用其他形式实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“功分节点”也仅作为描述，也可以把第一、二、三、四、五、六馈线作为功分器的一部分。