一种高增益共口径双极化天线阵列

本发明属于天线，涉及一种适用于运动中双频带高增益双极化阵子天线阵列。

背景技术：

1、在多天线系统的设计中，保证接收和发射通道之间的隔离性能是一个关键问题。为此，传统的通信系统通常使用额外的双工器来分离工作在不同频段的信号，但这将显著增加系统尺寸和成本。考虑到小型化的需求及频段间固有的隔离性，共口径天线不失为一个有效的解决方案。共口径天线在有限的空间内放置多个天线，通过合理的空间布局减少不同频率的天线之间的互耦，并共享同一口径辐射信号，极大程度地减少了系统体积。共口径天线中不同天线的馈电网络和辐射元件可分别设计以支持不同频段，因此它们能够独立工作。另外共口径天线的接收和发射天线在两个频段上独立工作时极化彼此正交，能够显著提高系统接收与发射信号的隔离度，从而满足系统小型化和高性能的要求。因此，双极化多波段共口径天线的研究具有重要的现实意义。

2、现在共口径天线大部分采用合理布局设计使不同频段天线之间具有低耦合度，最终达到共口径的目的，这种天线通常没有较高的口径效率。而部分共口径天线采用缝隙天线与贴片天线相结合的方式，这两类天线带宽相对较窄，辐射效率低。对称阵子天线拥有较宽的带宽，同时可以通过改变高度实现相同口径下更大的增益，因此选用对称阵子天线。

3、而对称阵子天线通常采用全金属或者全介质板的结构。全金属结构采用一体加工的方式，对于特殊形状的天线阵子会有加工困难的问题，同时对高频天线的加工精度也有一定的困难。全介质板的结构有加工组装方便的优点，但是介质损耗大无法实现高增益。

4、现有阵子天线在线缆外皮接地板、天线地接线缆外皮，均需焊接保证接地。焊接时存在虚焊导致接地不良的问题。当天线高度低时，焊接天线地与线缆外皮以及线缆外皮接地板会存在电烙铁头难以伸到地板与天线之间进行焊接的问题。天线高度足够电烙铁伸进去时，还会存在阵列当中电烙铁头难以深入的问题。

技术实现思路

1、要解决的技术问题

2、为了避免现有技术的不足之处，本发明提供一种安装焊接便捷、高增益、共口径双极化阵子天线阵列。

3、技术方案

4、一种高增益共口径双极化天线阵列，其特征在于包括低频天线介质基板、高频天线介质基板、金属地板、低频天线的同轴连接件、高频天线的同轴连接件、天线馈电网络；低频天线介质基板和高频天线介质基板均固定在金属地板上，低频天线介质基板位于高频天线介质基板上层，低频天线介质基板和高频天线介质基板通过1：4比例错开放置，且低频天线介质基板相对于高频天线介质基板旋转45°；高频天线介质基板通过高频天线的同轴连接件与天线馈电网络连接，低频天线介质基板通过低频天线的同轴连接件与天线馈电网络连接。

5、所述的低频天线介质基板的正面为馈电结构，反面为fss频率选择表面。

6、所述的fss频率选择表面为“回”形结构的。

7、所述的高频天线介质基板的正面为馈电结构，反面为辐射结构。

8、所述的辐射结构为方形金属片上挖出扇形孔实现天线小型化以及宽带化。

9、所述的低频天线介质基板四个角通过固定低频介质基板用的介质柱固定在金属地板上。

10、所述的高频天线介质基板通过固定高频介质基板用的介质柱子固定在金属地板上。

11、在低频天线介质基板的正面设有u型槽，用于焊接低频天线的同轴连接件的外皮凸起。

12、在高频天线介质基板的正面设有u型槽，用于焊接高频天线的同轴连接件的外皮凸起。

13、所述的天线馈电网络包括低频一分四的馈电网络以及四个一分四的高频馈电网络。

14、有益效果

15、本发明提供的一种高增益共口径双极化天线阵列，具有便于安装，结构稳固，接地良好，拥有较宽带宽的优点。具体如下：

16、1、通过在低频天线上设置fss频率选择表面，使放置在低频天线下方的高频天线辐射的高频能量能够以最小的损耗辐射出去，从而得到较高的口径效率。

17、2、首先采用高增益天线单元，使天线排布稀疏化的同时有较高的口径效率；然后通过1：4比例错开放置低频和高频天线位置；最后将低频天线介质基板旋转45°，错开高频天线的辐射方向，减小高频能量的介质损耗。

18、3、通过设置焊接同轴连接件外皮的u型槽来解决在介质基本背面焊接不便、导致容易短路的缺陷。

技术特征：

1.一种高增益共口径双极化天线阵列，其特征在于包括低频天线介质基板(1)、高频天线介质基板(2)、金属地板(3)、低频天线的同轴连接件(5)、高频天线的同轴连接件(9)、天线馈电网络(10)；低频天线介质基板(1)和高频天线介质基板(2)均固定在金属地板(3)上，低频天线介质基板(1)位于高频天线介质基板(2)上层，低频天线介质基板(1)和高频天线介质基板(2)通过1：4比例错开放置，且低频天线介质基板(1)相对于高频天线介质基板(2)旋转45°；高频天线介质基板(2)通过高频天线的同轴连接件(9)与天线馈电网络(10)连接，低频天线介质基板(1)通过低频天线的同轴连接件(5)与天线馈电网络(10)连接。

2.根据权利要求1所述的一种高增益共口径双极化天线阵列，其特征在于：所述的低频天线介质基板(1)的正面为馈电结构，反面为fss频率选择表面。

3.根据权利要求2所述的一种高增益共口径双极化天线阵列，其特征在于：所述的fss频率选择表面为“回”形结构的。

4.根据权利要求1所述的一种高增益共口径双极化天线阵列，其特征在于：所述的高频天线介质基板(2)的正面为馈电结构，反面为辐射结构。

5.根据权利要求4所述的一种高增益共口径双极化天线阵列，其特征在于：所述的辐射结构为方形金属片上挖出扇形孔实现天线小型化以及宽带化。

6.根据权利要求1所述的一种高增益共口径双极化天线阵列，其特征在于：所述的低频天线介质基板(1)四个角通过固定低频介质基板用的介质柱子(7)固定在金属地板(3)上。

7.根据权利要求1所述的一种高增益共口径双极化天线阵列，其特征在于：所述的高频天线介质基板(2)通过固定高频介质基板用的介质柱子(8)固定在金属地板(3)上。

8.根据权利要求1所述的一种高增益共口径双极化天线阵列，其特征在于：在低频天线介质基板(1)的正面设有u型槽，用于焊接低频天线的同轴连接件(5)的外皮凸起。

9.根据权利要求1所述的一种高增益共口径双极化天线阵列，其特征在于：在高频天线介质基板(2)的正面设有u型槽，用于焊接高频天线的同轴连接件(9)的外皮凸起。

10.根据权利要求1所述的一种高增益共口径双极化天线阵列，其特征在于：所述的天线馈电网络包括低频一分四的馈电网络以及四个一分四的高频馈电网络。

技术总结
本发明涉及一种高增益共口径双极化天线阵列，属于天线技术领域。首先采用高增益天线单元，使天线排布稀疏化的同时有较高的口径效率；然后通过1：4比例错开放置低频和高频天线位置；最后将低频天线介质基板旋转45°，错开高频天线的辐射方向，减小高频能量的介质损耗。本发明天线阵列具有便于安装，结构稳固，接地良好，拥有较宽带宽的优点。

技术研发人员：周世钢,朱廉玮,杨宇航,黄武怡
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13