共口径双频双极化天线阵列及通信设备

trans.antennas propag.,vol.67,no.8,pp.5272
‑
5281,aug.2019》使用堆叠方案，在其设计的双频段阵列中，低频和高频天线单元之间插入了一个频率选择表面(fss)以减少异频互耦。然而，由于多个组件的集成，整个天线阵列的体积很大。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点与不足，在5g基站的应用背景下，提供了一种共口径双频双极化天线阵列，该天线阵列相比于现有的方案更紧凑，在双波段内保持高异频隔离和稳定的辐射模式。
6.本发明的另一目的在于提供一种通信设备。
7.本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
8.一种共口径双频双极化天线阵列，包括自上而下依次设置的第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板、第四介质基板和第五介质基板，所述第一介质基板、第二介质基板和第三介质基板构成介质基板组，所述介质基板组上设置有一个低频天线单元和四个高频天线单元，所述低频天线单元上加载有滤波结构，低频天线单元和高频天线单元均采用同轴线馈电，所述第四介质基板和第五介质基板构成一个双功能超表面，所述双功能超表面作为人工磁导体反射器时在低剖面内增强低频天线单元的辐射，作为频率选择表面时抑制低频天线单元在高频段的电磁散射。
9.进一步的，所述低频天线单元包括低频全波长辐射缝隙和两条低频阶跃阻抗馈电线，所述低频全波长辐射缝隙设置在第三介质基板上表面的第一地板上，低频全波长辐射缝隙和第一地板向下弯折，且低频全波长辐射缝隙内设置有四对开路耦合微带线，四对开路耦合微带线分别与第一地板相连，两条低频阶跃阻抗馈电线交叉设置在第三介质基板的下表面，通过两条低频阶跃阻抗馈电线对低频全波长辐射缝隙进行馈电，以实现低频段
±
45
°
双极化辐射；每条低频阶跃阻抗馈电线设置有一条四分之一波长开端微带短截线，所述开路耦合微带线和四分之一波长开端微带短截线构成滤波结构。
10.进一步的，每条低频阶跃阻抗馈电线的一端通过金属化过孔与第一地板相连，另一端通过金属化过孔与第一地板上的第一馈电焊盘相连，所述第一馈电焊盘与低频天线单元的第一同轴线内导体引脚相连，所述第一同轴线外导体与第三介质基板下表面上的第一接地焊盘、第五介质基板下表面上的第二地板相连，所述第一接地焊盘通过金属化过孔与第一地板相连。
11.进一步的，所述低频全波长辐射缝隙为十字形辐射缝隙，所述十字形辐射缝隙的四侧和第一地板的四侧向下弯折，十字形辐射缝隙的垂直部分形成箭头形状，其中两对开路耦合微带线对称设置在十字形辐射缝隙的前后水平部分，另外两对耦合微带线对称设置在十字形辐射缝隙的前后水平部分，每条低频阶跃阻抗馈电线为弯折形馈电线。
12.进一步的，每个高频天线单元包括一个层叠贴片、一个激励贴片和一对高频馈电线，四个高频天线单元的四个层叠贴片、四个激励贴片和四对高频馈电线为位置一一对应的关系，每个层叠贴片设置在第一介质基板的上表面，每个激励贴片设置在第二介质基板的上表面，每对高频馈电线设置在第二介质基板的下表面，通过每对高频馈电线对相应的激励贴片进行馈电，以实现高频段
±
45
°
双极化辐射。
13.进一步的，每个层叠贴片的四周放置有四个对称的全波长环形微带线。
14.进一步的，每个激励贴片上设置有四个相互中心对称的方形缝隙。
15.进一步的，每对高频馈电线包括两条相互交叉的h形微带线，通过两条h形微带线对相应的激励贴片进行馈电，以实现高频段
±
45
°
双极化辐射；每条h形微带线通过金属过孔与第二介质基板上表面上的第二馈电焊盘相连，所述第二馈电焊盘与高频天线单元的第二同轴线内导体引脚相连，所述第二同轴线外导体与第三介质基板下表面上的第二接地焊盘、第五介质基板下表面上的第二地板相连，所述第二接地焊盘通过金属化过孔与第三介质基板上表面上的第一地板相连。
16.进一步的，所述第四介质基板的上表面设置有n
×
n个周期性贴片单元，每个周期性贴片单元上设置有四个相互中心对称的第一方形环形槽，所述第五介质基板下表面上的第二地板在第一方形环形槽的相应位置上设置有第二方形环形槽，其中n≥2，且为自然数。
17.本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：
18.一种通信设备，包括上述的共口径双频双极化天线阵列。
19.本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：
20.1、本发明设置了一个工作在0.69
‑
0.96ghz的低频天线单元以及四个工作在3.4
‑
3.7ghz的高频天线单元，并且通过在低频天线单元上加载滤波结构，降低低频天线单元在高频段的带外辐射，减少异频耦合；此外，使用双功能超表面抑制异频互耦合和散射的方法，双功能超表面可以在低剖面内作为人工磁导体反射器增强低频段缝隙天线的辐射，它在高频段作为频率选择表面具有带通传输性能，并抑制低频天线单元在高频段的电磁散射，从而减小低频天线单元对高频天线单元辐射方向图的负面影响，使得高频天线单元的辐射方向图失真减少。
21.2、本发明的低频天线单元中，低频全波长辐射缝隙内设置有四对开路耦合微带线，每条低频阶跃阻抗馈电线设置有一条四分之一波长开端微带短截线，开路耦合微带线和四分之一波长开端微带短截线构成滤波结构，以实现低频天线单元的滤波功能，有效抑制其在高频段3.2
‑
3.8ghz的带外辐射，从而减小异频耦合。
22.3、本发明的低频天线单元的低频全波长辐射缝隙和第三介质基板上表面的第一地板向下弯折，由于第一地板从二维(2d)平面变换为三维(3d)弯折形状，减小了天线阵列的整体尺寸，以实现小型化，整体尺寸减小了57.4％。
附图说明
23.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。
24.图1为本发明实施例提供的共口径双频双极化天线阵列的分解图。
25.图2为本发明实施例提供的共口径双频双极化天线阵列的侧视图。
26.图3为本发明实施例提供的低频天线单元的三维结构视图(垂直基板是透明的)。
27.图4为本发明实施例提供的第三层介质基板下表面上低频天线单元的馈电网络的几何形状示意图。
28.图5为本发明实施例提供的第一层介质基板上表面上高频天线单元的层叠贴片示
意图。
29.图6为本发明实施例提供的第二层介质基板上表面上高频天线单元的激励贴片示意图。
30.图7为本发明实施例提供的第二层介质基板下表面上高频天线单元的高频馈电线示意图。
31.图8为本发明实施例提供的双功能超表面示意图。
32.图9为本发明实施例提供的共口径双频双极化天线阵列与普通无滤波结构的天线在高频段的峰值增益曲线对比图。
33.图10为本发明实施例提供的共口径双频双极化天线阵列与普通无滤波结构的天线在高频段的异频端口隔离度曲线对比图。
34.图11为本发明实施例提供的双功能超表面的低频和高频的反射和传输系数曲线图。
35.图12为本发明实施例提供的双功能超表面的低频段的反射相位曲线图。
36.图13为本发明实施例提供的共口径双频双极化天线阵列与使用平面金属反射板、传统amc表面的天线在3.7ghz下的二维增益对比图。
37.图14为本发明实施例提供的共口径双频双极化天线阵列与使用平面金属反射板、传统amc表面的天线的峰值增益对比图。
38.图15为本发明实施例提供的共口径双频双极化天线阵列与使用平面金属反射板、传统amc表面的天线的异频端口隔离度曲线对比图。
39.图16为本发明实施例提供的共口径双频双极化天线阵列的所有端口反射系数的测试结果图。
40.图17为本发明实施例提供的共口径双频双极化天线阵列的每个单元极化耦合度的测试结果图。
41.图18为本发明实施例提供的天线阵列的高频天线单元带内耦合度的测试结果图。
42.图19为本发明实施例提供的天线阵列的异频耦合度的测试结果图。
43.图20为本发明实施例提供的低频天线单元通过第九激励端口在0.69ghz处的二维辐射方向图。
44.图21为本发明实施例提供的低频天线单元通过第九激励端口在0.96ghz处的二维辐射方向图。
45.图22为本发明实施例提供的高频天线单元通过第一激励端口在3.4ghz处的二维辐射方向图。
46.图23为本发明实施例提供的高频天线单元通过第一激励端口在3.7ghz处的二维辐射方向图。
47.图24为本发明实施例提供的共口径双频双极化天线阵列通过第一激励端口、第二激励端口、第九激励端口和第十激励端口得到的峰值增益的测试结果图。
48.其中，1
‑
第一介质基板，11
‑
第一层叠贴片，12
‑
第二层叠贴片，13
‑
第三层叠贴片，14
‑
第四层叠贴片，15
‑
全波长环形微带线，2
‑
第二介质基板，21
‑
第一激励贴片，22
‑
第二激励贴片，23
‑
第三激励贴片，24
‑
第四激励贴片，251
‑
第一端口，252
‑
第二端口，253
‑
第三端口，254
‑
第四端口，255
‑
第五端口，256
‑
第六端口，257
‑
第七端口，258
‑
第八端口，261
‑
第一
高频馈电线，262
‑
第二高频馈电线，263
‑
第三高频馈电线，264
‑
第四高频馈电线，265
‑
第五高频馈电线，266
‑
第六高频馈电线，267
‑
第七高频馈电线，268
‑
第八高频馈电线，3
‑
第三介质基板，31
‑
开路耦合微带线，32
‑
第一馈电焊盘，321
‑
第九端口，322
‑
第十端口，33
‑
低频全波长辐射缝隙，34
‑
第一地板，35
‑
四分之一波长开端微带短截线，36
‑
第一接地焊盘，37
‑
第二接地焊盘，4
‑
第四介质基板，5
‑
第五介质基板，6
‑
第二地板，61
‑
第二方形环形槽，7
‑
周期性贴片单元，8
‑
第一方形环形槽。
具体实施方式
49.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.为了便于描述，下文和附图都将以基于滤波缝隙天线和双功能超表面的共口径双频双极化天线阵列为例来说明本发明实施例提供的共口径双频双极化天线阵列的结构，应当理解的是，本发明实施例并不限于基于滤波缝隙天线和双功能超表面的共口径双频双极化天线阵列，而应包含所有具备本发明特征的所有共口径双频双极化天线阵列。
51.如图1和图2所示，本实施例的共口径双频双极化天线阵列包括五层介质基板，五层介质基板分别为第一介质基板1、第二介质基板2、第三介质基板3、第四介质基板4和第五介质基板5，第一介质基板1、第二介质基板2、第三介质基板3、第四介质基板4和第五介质基板5自上而下依次设置，第一介质基板1、第二介质基板2和第三介质基板3构成介质基板组，介质基板组上设置有一个低频天线单元和四个高频天线单元，低频天线单元工作在0.69
‑
0.96ghz，每个高频天线单元工作在3.4
‑
3.7ghz，低频天线单元上加载有滤波结构，可以降低低频天线单元在高频段的带外辐射，减小异频耦合，低频天线单元和高频天线单元均采用同轴线(又称同轴电缆)馈电，低频天线单元的同轴线为第一同轴线，第一同轴线和第二同轴线均穿过第三介质基板3、第四介质基板4和第五介质基板5，高频天线单元的同轴线为第二同轴线，第四介质基板4和第五介质基板5构成一个双功能超表面。
52.本实施例中，第一介质基板1、第二介质基板2、第三介质基板3采用rogers 4003介质基板，厚度可以为1.524mm或0.813mm，第四介质基板4和第五介质基板5采用rogers 4350介质基板，厚度可以为1.524mm，第一层介质基板1和第二层介质基板2之间的距离为5mm，第二层介质基板2和第三层介质基板3之间存在厚度为1mm的空气间隙，第四层介质基板4和第五层介质基板5之间存在厚度为12mm的空气间隙，相邻高频天线单元之间的距离为20mm(约0.24λ
c
)。
53.下面结合图1～图8分别详细描述低频天线单元、高频天线单元和双功能超表面。
54.如图1～图4所示，第三介质基板3上表面(顶面)的第一地板34上蚀刻出低频全波长辐射缝隙33，第一地板34上设置有第一馈电焊盘32，低频全波长辐射缝隙33和第一地板34向下弯折，由于第一地板34从二维平面变换为三维弯折形状，减小了天线阵列的整体尺寸，以实现小型化；第三介质基板3的下表面(底面)印刷了两条低频阶跃阻抗馈电线38，第三介质基板3的下表面设置有第一接地焊盘36和第二接地焊盘37，第一接地焊盘36为低频接地焊盘，第二接地焊盘37为高频接地焊盘，两条低频阶跃阻抗馈电线38存在交叉，每条低
频阶跃阻抗馈电线38为弯折形馈电线，可以减少尺寸，低频全波长辐射缝隙33和两条低频阶跃阻抗馈电线38构成了低频天线单元的主要部分，通过两条低频阶跃阻抗馈电线38对低频全波长辐射缝隙33进行馈电，以实现低频段
±
45
°
双极化辐射，采用低频全波长辐射缝隙33作为辐射体，能够实现宽带效果。
55.低频全波长辐射缝隙33内设置有四对开路耦合微带线31，四对开路耦合微带线31分别与第一地板34相连，用于抑制低频全波长辐射缝隙33在3.5ghz左右的辐射；每条低频阶跃阻抗馈电线38设置有一条四分之一波长开端微带短截线35，即共有两条四分之一波长开端微带短截线35，构成一对四分之一波长开端微带短截线35，四分之一波长开端微带短截线35从低频阶跃阻抗馈电线38延伸以抑制高频谐振，开路耦合微带线31和四分之一波长开端微带短截线35构成滤波结构，以实现滤波功能，有效抑制其在高频段3.2
‑
3.8ghz的带外辐射，从而减小异频耦合。
56.进一步地，低频全波长辐射缝隙33为十字形辐射缝隙，十字形辐射缝隙的四侧和第一地板34的四侧向下弯折，使十字形辐射缝隙分为水平部分(左右前后共四个水平部分)和垂直部分(左右前后共四个垂直部分)，十字形辐射缝隙的垂直部分形成箭头形状，以进一步减小尺寸，其中两对开路耦合微带线31对称设置在十字形辐射缝隙的前后水平部分，另外两对耦合微带线31对称设置在十字形辐射缝隙的前后水平部分。
57.进一步地，每条低频阶跃阻抗馈电线38的一端通过金属化过孔与第一地板34相连，另一端通过金属化过孔与第一地板34上的第一馈电焊盘32相连，第一馈电焊盘32与第一同轴线内导体引脚相连，第一同轴线外导体与第三介质基板3下表面上的第一接地焊盘36、第五介质基板5下表面上的第二地板6以焊接的方式相连，第一接地焊盘36通过金属化过孔与第一地板34相连。
58.如图1～图7所示，第一介质基板1的上表面(顶面)印刷了四个层叠贴片，四个层叠贴片分别为第一层叠贴片11、第二层叠贴片12、第三层叠贴片13和第四层叠贴片14，第二介质基板2的上表面(顶面)印刷了四个激励贴片(又称驱动贴片)，四个激励贴片分别为第一激励贴片21、第二激励贴片22、第三激励贴片23和第四激励贴片24，第二介质基板2的下表面(底面)印刷有四对高频馈电线，每对高频馈电线包括两条高频馈电线，即共有八条高频馈电线，八条高频馈电线分别为第一高频馈电线261、第二高频馈电线262、第三高频馈电线263、第四高频馈电线264、第五高频馈电线265、第六高频馈电线266、第七高频馈电线267和第八高频馈电线268，第一层叠贴片11、第一激励贴片21、第一高频馈电线261和第二高频馈电线262的位置对应，通过第一高频馈电线261和第二高频馈电线262对第一激励贴片21进行馈电，以实现高频段
±
45
°
双极化辐射；第二层叠贴片12、第二激励贴片22、第三高频馈电线263和第四高频馈电线264的位置对应，通过第三高频馈电线263和第四高频馈电线264对第二激励贴片22进行馈电，以实现高频段
±
45
°
双极化辐射；第三层叠贴片13、第三激励贴片23、第五高频馈电线265和第六高频馈电线266的位置对应，通过第五高频馈电线265和第六高频馈电线266对第三激励贴片23进行馈电，以实现高频段
±
45
°
双极化辐射；第四层叠贴片14、第四激励贴片24、第七高频馈电线267和第八高频馈电线268的位置对应，通过第七高频馈电线267和第八高频馈电线268对第四激励贴片24进行馈电，以实现高频段
±
45
°
双极化辐射；四个层叠贴片、四个激励贴片和四对高频馈电线构成了四个高频天线单元，四个高频天线单元和低频天线单元共享第一地板34，且四个高频天线单元关于低频天线单元的
低频全波长辐射缝隙33对称。
59.进一步地，八条高频馈电线均为h形微带线，第一高频馈电线261和第二高频馈电线262相互交叉，第三高频馈电线263和第四高频馈电线264相互交叉，第五高频馈电线265和第六高频馈电线266相互交叉，第七高频馈电线267和第八高频馈电线268相互交叉。
60.进一步地，以图5的x轴正方向作为后边，x轴负方向作为前边，y轴正方向作为右边，y轴负方向作为左边，第一层叠贴片11的左边和后边、第二层叠贴片12的右边和后边、第三层叠贴片13的左边和前边、第四层叠贴片14的右边和前边、第一层叠贴片11与第二层叠贴片12之间、第一层叠贴片11与第三层叠贴片13之间、第二层叠贴片12与第四层叠贴片14之间、第三层叠贴片13与第四层叠贴片14之间均放置有全波长环形微带线15，即共有十二条全波长环形微带线15，每个层叠贴片都被四个对称的全波长环形微带线15包围，以减小高频天线单元的同频耦合，并且确保辐射方向图指向+z轴而不会倾斜；每个激励贴片上蚀刻四个相互中心对称的方形缝隙，使每个高频天线单元紧凑。
61.进一步地，每条高频馈电线通过金属过孔与第二介质基板2上表面上的第二馈电焊盘相连，第二馈电焊盘与第二同轴线内导体引脚相连，第二同轴线外导体与第三介质基板3下表面上的第二接地焊盘37、第五介质基板4下表面上的第二地板6以焊接的方式相连，第二接地焊盘37通过金属化过孔与第三介质基板3上表面上的第一地板34相连。
62.此外，第一端口251、第三端口253、第五端口255和第七端口257在高频段激励
‑
45
°
极化辐射，第二端口252、第四端口254、第六端口256和第八端口258在高频段激励45
°
极化辐射，第九端口321和第十端口322在低频段分别激励
‑
45
°
和45
°
极化辐射。
63.如图1～图8所示，为了减少高频天线单元的散射，本实施例设计了通过第四层介质基板4和第五层介质基板5构成的双功能超表面，双功能超表面的两个功能：1)作为人工磁导体(artificial magnetic conductor，简称amc)反射器，在低频天线单元实现低剖面的情况下反射低频电磁波，即在低剖面内增强低频天线单元的辐射；2)作为带通频率选择表面(frequency selective surface，简称fss)，在高频段实现电磁波的带通传输，抑制低频天线单元在高频段的电磁散射，从而减小低频天线单元对高频天线单元辐射方向图的负面影响。
64.进一步地，第四介质基板4的上表面(顶面)设置有5
×
5个周期性贴片单元7，每个周期性贴片单元上蚀刻四个相互中心对称的第一方形环形槽71，四个第一方形环形槽71周期性排布在第四介质基板4的上表面，第五介质基板5下表面(底面)上的第二地板6为超表面地板，第二地板6在第一方形环形槽的相应位置上蚀刻第二方形环形槽61，第二方形环形槽61与第一方形环形槽71的位置、尺寸完全相同，也呈周期性排布。
65.如图9～图10所示，分别为本实施例提供的共口径双频双极化天线阵列与普通无滤波结构的天线在高频段的峰值增益曲线对比图以及异频端口隔离度曲线对比图，其中的无滤波结构天线是通过从实施例提供的低频天线单元中去除两条四分之一波长开端微带短截线35和四对开路耦合微带线31而完成的；明显可以看出，本实施例所提出的天线阵列在3.4
‑
3.55ghz频段内实现的峰值增益大幅降低；而异频端口耦合度的幅度小于
‑
35db，与无滤波结构相比要低得多；因此，通过带外抑制性能大大提高了异频端口隔离度。
66.如图11～图12所示，分别为本实施例提供的双功能超表面的低频和高频的反射和传输系数曲线图，以及低频段的反射相位曲线图，从图11中可以看出，0.69
‑
0.96ghz频段内
反射系数的幅度高于
‑
0.5db，图12中的反射相位范围从43.7
°
到
‑
69.6
°
，这意味着超表面可以作为人工磁导体反射器，并用于在低剖面内使天线实现单向辐射模式；图12中的3.4
‑
3.7ghz频段的传输系数幅度约为
‑
0.3db，这表明超表面可以起到频率选择表面的作用，使高频的辐射电磁波通过。
67.如图13～图15所示，分别为本实施例提供的共口径双频双极化天线阵列与使用平面金属反射板、传统amc表面的天线在3.7ghz下的二维增益对比图、峰值增益对比图和异频端口隔离度曲线对比图，从图13可以看出反射板和传统amc天线的高频天线单元在3.7ghz时辐射方向图存在严重畸变；在phi＝45
°
的二维平面中，反射板和传统amc天线分别在theta＝25
°
和20
°
方向上具有辐射零点；从图14和图15可以看出，与反射板天线相比，本实施例提出的天线阵列在3.65ghz的峰值增益减小了约5.5db，并且异频耦合度减小了不到6.59db；与传统amc天线相比，本实施例提出的天线阵列在3.65ghz处实现的峰值增益降低了约10.2db，异频端口耦合度降低了约11db。
68.如图16所示，为实施例提供的共口径双频双极化天线阵列的所有端口反射系数的测试结果图，可以看出低频天线单元工作在0.653
‑
0.971ghz频段内时，反射系数低于
‑
10db；高频天线单元工作在3.32
‑
3.62ghz频段内时，反射系数低于
‑
10db。
69.如图17所示，为本实施例提供的共口径双频双极化天线阵列的每个单元极化耦合度的测试结果图，可以看出低频天线单元在0.69
‑
0.96ghz频段中的极化隔离度高于25db；高频天线单元在3.4
‑
3.7ghz频段的极化隔离度高于30db。
70.如图18所示，为本实施例提供的天线阵列的高频天线单元带内耦合度的测试结果图，可以看出在3.4
‑
3.7ghz频段中，高频天线单元之间的带内隔离度高于20db。
71.如图19所示，为本实施例提供的天线阵列的异频耦合度的测试结果图，可以看出低频天线单元和高频天线单元之间的异频端口隔离度在0.69
‑
0.96ghz内高于34db和在3.4
‑
3.7ghz内高于32db。
72.如图20～图21所示，分别为本实施例提供的低频天线单元通过第九激励端口在0.69ghz处的二维辐射方向图以及在0.96ghz处的二维辐射方向图，第九激励端口321和第十激励端口322的低频辐射方向图相似，因此，仅选择第九激励端口321低频段的辐射方向图，可以看出低频天线单元有稳定的边射辐射模式，在工作频段内不会产生方向图畸变，而第九激励端口321对应的3db波束范围为73
°
至79
°
，交叉极化水平小于
‑
15db。
73.如图22～图23所示，分别为本实施例提供的高频天线单元通过第一激励端口在3.4ghz处的二维辐射方向图以及在3.7ghz处的二维辐射方向图，第一端口251至第八端口258的高频辐射方向图也相似，因此，仅选择第一端口251显示高频段的辐射方向图，可以看出高频天线单元有稳定的边射辐射模式，在工作频段内不会产生方向图畸变，第一端口251的3db波束范围为76
°
至84
°
，高频的交叉极化水平小于
‑
15db。
74.如图24所示，为本发明实施例提供的共口径双频双极化天线阵列通过第一激励端口、第二激励端口、第九激励端口和第十激励端口得到的峰值增益的测试结果图，选择第一激励端口251和第二激励端口252的增益表示高频天线单元的
‑
45
°
和45
°
极化辐射，测得的低频天线单元峰值增益在0.69
‑
0.96ghz范围内为7.0至7.7dbi，高频天线单元在3.4
‑
3.7gh范围内为6.3至7.9dbi，各端口对应的峰值增益在各自的工作频段内波动较小。
75.本实施例还提供了一种通信设备，该通信设备为无线通信系统的发射和接收设
备，包括上述的共口径双频双极化天线阵列。
76.综上所述，本发明设置了一个工作在0.69
‑
0.96ghz的低频天线单元以及四个工作在3.4
‑
3.7ghz的高频天线单元，并且通过在低频天线单元上加载滤波结构，降低低频天线单元在高频段的带外辐射，减少异频耦合；此外，使用双功能超表面抑制异频互耦合和散射的方法，双功能超表面可以在低剖面内作为人工磁导体反射器增强低频段缝隙天线的辐射，它在高频段作为频率选择表面具有带通传输性能，并抑制低频天线单元在高频段的电磁散射，从而减小低频天线单元对高频天线单元辐射方向图的负面影响，使得高频天线单元的辐射方向图失真减少。
77.以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利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专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。