CN120601149B - 一种双宽频双极化嵌套结构的天线 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双宽频双极化嵌套结构的天线，涉及天线设计技术领域。第一高频微带振子板与第二高频微带振子板正交交叉安装后，穿过低频金属辐射单元，与微带合路板、金属底板垂直固定连接。微带合路板与金属底板贴合固定；两个高频微带振子板通过目标位置与低频金属辐射单元固定连接；微带合路板通过两个高频微带振子板各自的耦合馈电结构，为低频金属辐射单元、两个高频微带振子板进行馈电。金属底板用于对低频金属辐射单元的信号反射；低频金属辐射单元同时用于低频双极化辐射和两个高频微带振子板的信号反射；两个高频微带振子板分别用于高频双极化辐射。本发明有效减小单元的尺寸和高度，实现双宽频双极化，可广泛应用于第六代无线网络技术。

Description

一种双宽频双极化嵌套结构的天线

技术领域

本发明涉及微带天线技术领域，尤其涉及一种双宽频双极化嵌套结构的天线。

背景技术

随着通信技术的发展，对天线设备的要求的也越来越高。

目前第六代无线网络技术IEEE 802.11.ax已经被广泛设计、研究。但为了实现双宽频双极化，其对应的微带天线结构相对较为复杂，尺寸较大、高度较高，不能很好的满足天线小型化的发展趋势。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以提供解决上述问题或者部分地解决上述问题的一种双宽频双极化嵌套结构的天线。

本发明实施例提供一种双宽频双极化嵌套结构的天线，所述天线包括：金属底板1、微带合路板2、低频金属辐射单元3、第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5；

所述第一高频微带振子板4与所述第二高频微带振子板5正交交叉安装后，穿过所述低频金属辐射单元3，与所述微带合路板2、所述金属底板1垂直固定连接；

所述微带合路板2与所述金属底板1贴合固定；

所述第一高频微带振子板4、所述第二高频微带振子板5通过目标位置与所述低频金属辐射单元3固定连接，该目标位置为所述低频金属辐射单元3对应穿过两个高频微带振子板的位置；

所述微带合路板2通过所述第一高频微带振子板4、所述第二高频微带振子板5各自的耦合馈电结构，为所述低频金属辐射单元3、所述第一高频微带振子板4、所述第二高频微带振子板5进行馈电；

所述金属底板1用于对所述低频金属辐射单元3的信号反射；

所述低频金属辐射单元3同时用于低频双极化辐射和两个高频微带振子板的信号反射；

所述第一高频微带振子板4、所述第二高频微带振子板5分别用于高频双极化辐射。

可选地，所述金属底板1作为所述天线的反射底板，同时起安装支撑作用，其包括：第一安装槽1a、第二安装槽1b、第三安装槽1c、第四安装槽1d、第五安装槽1e、第一安装孔1f、第二安装孔1g；

所述第一安装槽1a、所述第二安装槽1b、所述第三安装槽1c依照所述第一高频微带振子板4垂直固定于所述金属底板1的位置开设；

所述第四安装槽1d、所述第五安装槽1e依照所述第二高频微带振子板5垂直固定于所述金属底板1的位置开设；

所述第一安装孔1f、所述第二安装孔1g用于与所述微带合路板2的贴合固定。

可选地，低频金属辐射单元3包括：第一组矩形槽3a、第二组矩形槽3b、第三组矩形槽3c以及第四组矩形槽3d；

所述第一组矩形槽3a、所述第三组矩形槽3c与所述第二组矩形槽3b、所述第四组矩形槽3d为正交关系；

所述第一高频微带振子板4通过所述第一组矩形槽3a穿出，且所述第一组矩形槽3a与所述第一高频微带振子板4对应位置通过焊接固定连接；

所述第二高频微带振子板5通过所述第二组矩形槽3b穿出，且所述第二组矩形槽3b与所述第二高频微带振子板5对应位置通过焊接固定连接；

所述第三组矩形槽3c位于所述第一组矩形槽3a的中间位置，且所述第三组矩形槽3c的宽度大于第一组矩形槽3a的宽度，长度小于第一组矩形槽3a的长度；

所述第四组矩形槽3d位于所述第二组矩形槽3b的中间位置，且所述第四组矩形槽3d的宽度大于第二组矩形槽3b的宽度，长度小于第二组矩形槽3b的长度。

可选地，第一高频微带振子板4包括：第一焊盘4b、第二焊盘4c；

所述第一焊盘4b、所述第二焊盘4c为正面、反面双面覆铜，且开设有多个金属化过孔，多个金属化过孔用于导通所述第一高频微带振子板4正面、反面的覆铜区域；

所述第一焊盘4b、所述第二焊盘4c与所述第一组矩形槽3a焊接。

可选地，所述第二高频微带振子板5包括：第三焊盘5b、第四焊盘5c；

所述第三焊盘5b、所述第四焊盘5c为正面、反面双面覆铜，且开设有多个金属化过孔，多个金属化过孔用于导通所述第二高频微带振子板5正面、反面的覆铜区域；

所述第三焊盘5b、所述第四焊盘5c与所述第二组矩形槽3b焊接。

可选地，所述微带合路板2包括：第一微带合路结构、第二微带合路结构、第一电缆焊盘2e、第二电缆焊盘2f、第三电缆焊盘2h、第四电缆焊盘2i、第三安装孔2a、第四安装孔2b；

所述第一微带合路结构包括：第一枝节2c、第二枝节2d；

所述第二微带合路结构包括：第三枝节2g、第四枝节2j；

所述第一枝节2c、所述第三枝节2g分别为扇形结构滤波器，其用于滤除高频信号，使得低频信号通过；

所述第二枝节2d、所述第四枝节2j分别为90°折弯结构，其用于滤除低频信号，使得高频信号通过；

所述第一电缆焊盘2e、所述第二电缆焊盘2f为一组电缆焊盘，分别开设有多个金属化过孔，多个金属化过孔用于导通所述微带合路板2正面、反面的覆铜区域；

所述第三电缆焊盘2h、第四电缆焊盘2i为另一组电缆焊盘，分别开设有多个金属化过孔，多个金属化过孔用于导通所述微带合路板2正面、反面的覆铜区域；

两组电缆焊盘分别用于与两根电缆焊接，且使得两根电缆有效接地；

所述第一枝节2c的顶部2k与所述第二高频微带振子板5中第二耦合线5d焊接；

所述第三枝节2g的顶部2m与所述第一高频微带振子板4中第一耦合线4d焊接；

所述第三安装孔2a、所述第四安装孔2b分别用于与所述第一安装孔1f、所述第二安装孔1g通过螺栓贴合固定。

可选地，所述第一高频微带振子板4还包括：第一馈线4a、第一振子臂4h、所述第一耦合线4d、第一凸出区域4e、第二凸出区域4f、第三凸出区域4g、第四凸出区域4i、第五凸出区域4j；

所述第一馈线4a、所述第一耦合线4d、所述第一凸出区域4e、所述第二凸出区域4f、所述第三凸出区域4g均位于所述第一高频微带振子板4的正面；

所述第一振子臂4h、所述第四凸出区域4i、所述第五凸出区域4j均位于所述第一高频微带振子板4的反面；

所述第一馈线4a顶部弯折，其与所述第一振子臂4h形成耦合馈电结构的辐射振子；

所述第一耦合线4d位于所述第一焊盘4b的下面，为L型；

所述L型短边与所述第三枝节2g的顶部2m焊接导通，所述L型长边贴近所述低频金属辐射单元3，为所述低频金属辐射单元3提供强耦合馈电；

所述第一凸出区域4e与所述第二安装槽1b焊接；

所述第二凸出区域4f、所述第四凸出区域4i与所述第三安装槽1c焊接；

所述第三凸出区域4g、所述第五凸出区域4j与所述第一安装槽1a焊接。

可选地，所述第二高频微带振子板5包括：第二馈线5a、第二振子臂5g、所述第二耦合线5d、第六凸出区域5e、第七凸出区域5f、第八凸出区域5h、第九凸出区域5i；

所述第二馈线5a、所述第二耦合线5d、所述第六凸出区域5e、所述第七凸出区域5f、均位于所述第二高频微带振子板5的正面；

所述第二振子臂5g、所述第八凸出区域5h、第九凸出区域5i均位于所述第二高频微带振子板5的反面；

所述第二馈线5a顶部弯折，其与所述第二振子臂5g形成耦合馈电结构的辐射振子；

所述第二耦合线5d位于所述第三焊盘5b的下面，为L型；

所述L型短边与所述第一枝节2c的顶部2k焊接导通，所述L型长边贴近所述低频金属辐射单元3，为所述低频金属辐射单元3提供强耦合馈电；

所述第六凸出区域5e、所述第九凸出区域5i与所述第四安装槽1d焊接；

所述第七凸出区域5f、所述第八凸出区域5h与所述第五安装槽1e焊接。

可选地，所述第一电缆焊盘2e、所述第二电缆焊盘2f之间开槽，所述第三电缆焊盘2h、所述第四电缆焊盘2i之间开槽，两个开槽的尺寸根据连接的电缆的规格确定，使得所述电缆的屏蔽网嵌入开槽内。

可选地，所述微带合路板2为高频微带PCB板结构，其板材介质的介电常数为3.5，板材厚度为30mil；

所述低频金属辐射单元3为镀锡铜板结构，板材厚度为0.5mm；

所述第一高频微带振子板4、所述第二高频微带振子板5均为双面覆铜的高频微波板材结构，其板材介质的介电常数为3.5，板材厚度为30mil。

本发明提供的双宽频双极化嵌套结构的天线包括：金属底板1、微带合路板2、低频金属辐射单元3、第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5。第一高频微带振子板4与第二高频微带振子板5正交交叉安装后，穿过低频金属辐射单元3，与微带合路板2、金属底板1垂直固定连接。

微带合路板2与金属底板1贴合固定；第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5通过目标位置与低频金属辐射单元3固定连接；微带合路板2通过第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5各自的耦合馈电结构，为低频金属辐射单元3、第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5进行馈电。

金属底板1用于对低频金属辐射单元3的信号反射；低频金属辐射单元3同时用于低频双极化辐射和两个高频微带振子板的信号反射；第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5分别用于高频双极化辐射。

本发明所提双宽频双极化嵌套结构的天线，创造性的在传统微带馈电贴片天线的基础上，提出通过将两个高频微带振子板正交交叉组合，然后与低频金属辐射单元3进行立体堆叠，最后通过微带合路板2进行馈电，有效减小了单元的尺寸和高度，从而在有效小型化天线的同时，实现了双宽频双极化，使得本发明所提双宽频双极化嵌套结构的天线可以广泛应用于第六代无线网络技术IEEE 802.11.ax，具有较高的实用性价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的双宽频双极化嵌套结构的天线结构爆炸图；

图2是本发明实施例中一种较优的金属底板1的结构示意图；

图3是本发明实施例中一种较优的低频金属辐射单元3的结构示意图；

图4是本发明实施例中一种较优的第一高频微带振子板4的结构示意图；

图5是本发明实施例中一种较优的第二高频微带振子板5的结构示意图

图6是本发明实施例中一种较优的微带合路板2的结构示意图

图7是本发明实施例中一种双宽频双极化嵌套结构的天线的3D模型侧视图

图8是本发明实施例中另一种双宽频双极化嵌套结构的天线的3D模型侧视图

图9是本发明实施例中所提天线在2.4-2.5Ghz下两种极化的驻波比曲线图；

图10是本发明实施例中所提天线在5.15-7.125Ghz下两种极化的驻波比曲线图；

图11是本发明实施例中所提天线在2450MHz下第一种低频极化在E面和H面的辐射模式图；

图12是本发明实施例中所提天线在2450MHz下第二种低频极化在E面和H面的辐射模式图；

图13是本发明实施例中所提天线在5150MHz下第一种高频极化在E面和H面的辐射模式图；

图14是本发明实施例中所提天线在5150MHz下第二种高频极化在E面和H面的辐射模式图；

图15是本发明实施例中所提天线在6000MHz下第一种高频极化在E面和H面的辐射模式图；

图16是本发明实施例中所提天线在6000MHz下第二种高频极化在E面和H面的辐射模式图；

图17是本发明实施例中所提天线在7125MHz下第一种高频极化在E面和H面的辐射模式图；

图18是本发明实施例中所提天线在7125MHz下第二种高频极化在E面和H面的辐射模式图；

图19是本发明实施例中所提天线在2400-2500MHz下两种低频极化的增益；

图20是本发明实施例中所提天线在5150-7125MHz下两种高频极化的增益。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，并不用于限定本发明。

本发明提供的双宽频双极化嵌套结构的天线，参照图1所示的天线结构爆炸图，其包括：金属底板1、微带合路板2、低频金属辐射单元3、第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5。

第一高频微带振子板4与第二高频微带振子板5正交交叉安装后，穿过低频金属辐射单元3，与微带合路板2、金属底板1垂直固定连接。微带合路板2与金属底板1贴合固定。

第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5通过目标位置与低频金属辐射单元3固定连接；微带合路板2通过第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5各自的耦合馈电结构，为低频金属辐射单元3、第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5进行馈电。

金属底板1用于对低频金属辐射单元3的信号反射；低频金属辐射单元3同时用于低频双极化辐射和两个高频微带振子板的信号反射；第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5分别用于高频双极化辐射。

此外，图1中还标识出来微带合路板2、第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5中涉及到耦合馈电结构的一些部位，详细的解释和说明结合下文微带合路板2、第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5的描述及其对应附图可以得到更好的理解。

对于金属底板1，其作为整个天线的反射底板，同时起安装支撑作用。较优的，金属底板1可以由一定厚度的金属材料制作而成。参照图2所示的一种较优的金属底板1的结构示意图，其包括：第一安装槽1a、第二安装槽1b、第三安装槽1c、第四安装槽1d、第五安装槽1e、第一安装孔1f、第二安装孔1g。

第一安装槽1a、第二安装槽1b、第三安装槽1c依照第一高频微带振子板4垂直固定于金属底板1的位置开设。结合图4所示的一种较优的第一高频微带振子板4的结构示意图可知：第三凸出区域4g、第五凸出区域4j与第一安装槽1a焊接；第一凸出区域4e与第二安装槽1b焊接；第二凸出区域4f、第四凸出区域4i与第三安装槽1c焊接。

第四安装槽1d、第五安装槽1e依照第二高频微带振子板5垂直固定于金属底板1的位置开设。结合图5所示的一种较优的第二高频微带振子板5的结构示意图可知：第六凸出区域5e、第九凸出区域5i与第四安装槽1d焊接；第七凸出区域5f、第八凸出区域5h与第五安装槽1e焊接。

第一安装孔1f、第二安装孔1g用于与微带合路板2的贴合固定。结合图6所示的一种较优的微带合路板2的结构示意图可知：第三安装孔2a与第一安装孔1f通过螺栓贴合固定；第四安装孔2b与第二安装孔1g通过螺栓贴合固定。

对于低频金属辐射单元3，其可以通过微带合路板2、两个高频微带振子板的共同作用，实现低频天线辐射和高频天线反射。较优的低频金属辐射单元3为镀锡铜板结构，板材厚度为0.5mm。参照图3所示的一种较优的低频金属辐射单元3的结构示意图，其包括：第一组矩形槽3a、第二组矩形槽3b、第三组矩形槽3c以及第四组矩形槽3d。

第一组矩形槽3a、第三组矩形槽3c与第二组矩形槽3b、第四组矩形槽3d同样为正交关系。

第一高频微带振子板4通过第一组矩形槽3a穿出，且第一组矩形槽3a与第一高频微带振子板4对应位置通过焊接固定连接。第二高频微带振子板5通过第二组矩形槽3b穿出，且第二组矩形槽3b与第二高频微带振子板5对应位置通过焊接固定连接。

第三组矩形槽3c位于第一组矩形槽3a的中间位置，且第三组矩形槽3c的宽度大于第一组矩形槽3a的宽度，长度小于第一组矩形槽3a的长度；第四组矩形槽3d位于第二组矩形槽3b的中间位置，且第四组矩形槽3d的宽度大于第二组矩形槽3b的宽度，长度小于第二组矩形槽3b的长度。

实际上，结合图1以及图4、图5所示可知，两个高频微带振子板都是下面长上面短的结构，因此在实际的制作过程中，第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5正交组合之后，先与微带合路板2和金属底板1固定连接后，低频金属辐射单元3再套在正交组合上，与其焊接固定。

对于第一高频微带振子板4，其可以实现高频极化中的一个极化，较优的，第一高频微带振子板4为双面覆铜的高频微波板材结构，其板材介质的介电常数为3.5，板材厚度为30mil。参照图4所示的一种较优的第一高频微带振子板4的结构示意图，图4中左边为第一高频微带振子板4的正面结构示意图，右边为第一高频微带振子板4的反面结构示意图。其包括：第一馈线4a、第一焊盘4b、第二焊盘4c、第一耦合线4d、第一振子臂4h、第一凸出区域4e、第二凸出区域4f、第三凸出区域4g、第四凸出区域4i、第五凸出区域4j。

第一馈线4a、第一耦合线4d、第一凸出区域4e、第二凸出区域4f、第三凸出区域4g均位于第一高频微带振子板4的正面；第一振子臂4h、第四凸出区域4i、第五凸出区域4j均位于第一高频微带振子板4的反面。

第一馈线4a顶部弯折，其与第一振子臂4h形成耦合馈电结构的辐射振子；第一耦合线4d位于第一焊盘4b的下面，为L型；其L型短边与图6中第三枝节2g的顶部2m焊接导通，L型长边贴近低频金属辐射单元3，为低频金属辐射单元3提供强耦合馈电。

第一凸出区域4e与第二安装槽1b焊接；第二凸出区域4f、第四凸出区域4i与第三安装槽1c焊接；第三凸出区域4g、第五凸出区域4j与第一安装槽1a焊接。

第一焊盘4b、第二焊盘4c为正面、反面双面覆铜，且开设有多个金属化过孔（图4中示例性的示出了8个金属化过孔），多个金属化过孔用于导通第一高频微带振子板4正面、反面的覆铜区域；第一焊盘4b、第二焊盘4c与第一组矩形槽3a焊接。

对于第二高频微带振子板5，其可以实现高频极化中的另一个极化，较优的，第二高频微带振子板5的材质与第一高频微带振子板4相同，也为双面覆铜的高频微波板材结构，其板材介质的介电常数为3.5，板材厚度为30mil。

参照图5所示的一种较优的第二高频微带振子板5的结构示意图，其包括：第二馈线5a、第三焊盘5b、第四焊盘5c、第二耦合线5d、第二振子臂5g、第六凸出区域5e、第七凸出区域5f、第八凸出区域5h、第九凸出区域5i。

第二馈线5a、第二耦合线5d、第六凸出区域5e、第七凸出区域5f、均位于第二高频微带振子板5的正面；第二振子臂5g、第八凸出区域5h、第九凸出区域5i均位于第二高频微带振子板5的反面。

第二馈线5a顶部弯折，其与第二振子臂5g形成耦合馈电结构的辐射振子。第二耦合线5d位于第三焊盘5b的下面，为L型；该L型短边与图6中第一枝节2c的顶部2k焊接导通，L型长边贴近低频金属辐射单元3，为低频金属辐射单元3提供强耦合馈电。

第六凸出区域5e、第九凸出区域5i与第四安装槽1d焊接；第七凸出区域5f、第八凸出区域5h与第五安装槽1e焊接。

第三焊盘5b、第四焊盘5c为正面、反面双面覆铜，且开设有多个金属化过孔（图5中示例性的示出8个金属化过孔），多个金属化过孔用于导通第二高频微带振子板5正面、反面的覆铜区域。第三焊盘5b、第四焊盘5c与第二组矩形槽3b焊接。

对于微带合路板2，其为低频金属辐射单元3、两个高频微带振子板馈电，较优的，微带合路板2可以由高频微带PCB板制作的双频微带合路器结构，其板材介质的介电常数为3.5，板材厚度为30mil。

参照图6所示的一种较优的微带合路板2的结构示意图，其包括：第一微带合路结构、第二微带合路结构、第一电缆焊盘2e、第二电缆焊盘2f、第三电缆焊盘2h、第四电缆焊盘2i、第三安装孔2a、第四安装孔2b。第一微带合路结构包括：第一枝节2c、第二枝节2d；第二微带合路结构包括：第三枝节2g、第四枝节2j。

第一枝节2c、第三枝节2g分别为扇形结构滤波器，其用于滤除高频信号，使得低频信号通过；第二枝节2d、第四枝节2j分别为90°折弯结构，其用于滤除低频信号，使得高频信号通过。也即：通过第三枝节2g、第一耦合线4d，耦合馈电给低频金属辐射单元3，实现低频的一个极化；通过第一枝节2c、第二耦合线5d，耦合馈电给低频金属辐射单元3，实现低频的另一个极化，从而实现了低频双极化。通过第四枝节2j、第一馈线4a，耦合馈电给第一高频微带振子板4，实现高频的一个极化；通过第二枝节2d、第二馈线5a，耦合馈电给第二高频微带振子板5，实现高频的另一个极化，从而实现了高频双极化。

第一电缆焊盘2e、第二电缆焊盘2f为一组电缆焊盘，分别开设有多个金属化过孔（图6中示例性的示出了4个金属化过孔），多个金属化过孔用于导通微带合路板2正面、反面的覆铜区域；第三电缆焊盘2h、第四电缆焊盘2i为另一组电缆焊盘，分别开设有多个金属化过孔（图6中示例性的示出了4个金属化过孔），多个金属化过孔用于导通微带合路板2正面、反面的覆铜区域。

两组电缆焊盘分别用于与两根电缆焊接，且使得两根电缆有效接地。第一电缆焊盘2e、第二电缆焊盘2f之间开槽（该开槽与第二枝节2d的一端接近），第三电缆焊盘2h、第四电缆焊盘2i之间开槽（该开槽与第四枝节2j的一端接近），两个开槽的尺寸根据连接的电缆的规格确定，从而使得电缆的屏蔽网嵌入开槽内。

第一枝节2c的顶部2k与第二高频微带振子板5中第二耦合线5d焊接；第三枝节2g的顶部2m与第一高频微带振子板4中第一耦合线4d焊接。

第三安装孔2a与第一安装孔1f通过螺栓贴合固定；第四安装孔2b与第二安装孔1g通过螺栓贴合固定。

在双宽频双极化嵌套结构的天线实际结构中，第二高频微带振子板5是位于微带合路板2的一侧，并不与微带合路板2之间有空间上的跨接。而第一高频微带振子板4与微带合路板2之间有空间上的跨接。参照图7所示的一种双宽频双极化嵌套结构的天线的3D模型侧视图，参照图8所示的另一种双宽频双极化嵌套结构的天线的3D模型侧视图，两者可以更直观的理解金属底板1、微带合路板2、低频金属辐射单元3、第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5这五个部件之间的空间立体关系。由于低频金属辐射单元3焊接后会遮挡，不利于空间关系的图示表达，因此图7、图8所示的是未将低频金属辐射单元3焊接的天线结构，如前说明，两个高频微带振子板都是下面长上面短的结构，因此在实际的制作过程中，第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5正交组合之后，先与微带合路板2和金属底板1固定连接后，低频金属辐射单元3再套在正交组合上，与其焊接固定，从而制作得到双宽频双极化嵌套结构的天线。

为了验证本发明所提双宽频双极化嵌套结构的天线的实用性，制作上述天线之后进行实测，得到测试曲线图。参照图9所示的天线在2.4-2.5Ghz下两种极化的驻波比，图9中横坐标为频率Freq，单位[GHz]，纵坐标为驻波比。黑色实线表示第一种低频极化的驻波比曲线，虚线表示第二种低频极化的驻波比曲线，可以看出两种低频极化的电磁波都有较低的驻波比，使得在这个频段下天线能够非常有效地工作。

参照图10所示的天线在5.15-7.125Ghz下两种极化的驻波比，图10中横坐标为频率Freq，单位[GHz]，纵坐标为驻波比。黑色实线表示第一种高频极化的驻波比曲线，虚线表示第二种高频极化的驻波比曲线，可以看出两种高频极化的电磁波也都有较低的驻波比，使得在这个频段下天线能够非常有效地工作。

参照图11所示的天线在2450MHz下第一种低频极化在E面和H面的辐射模式图，图11中横坐标为波束宽度Theta，单位[deg]，纵坐标为归一化辐射强度。黑色实线表示第一种低频极化在H面的辐射强度曲线，虚线表示第一种低频极化在E面的辐射强度曲线，可以看出第一种低频极化的电磁波都有较好的定向性与增益，使得在这个频段下天线能够非常有效地工作。

参照图12所示的天线在2450MHz下第二种低频极化在E面和H面的辐射模式图，图12中横坐标为波束宽度Theta，单位[deg]，纵坐标为归一化辐射强度。黑色实线表示第二种低频极化在H面的辐射强度曲线，虚线表示第二种低频极化在E面的辐射强度曲线，可以看出第二种低频极化的电磁波也都有较好的定向性与增益，使得在这个频段下天线能够非常有效地工作。

参照图13所示的天线在5150MHz下第一种高频极化在E面和H面的辐射模式图，图13中横坐标为波束宽度Theta，单位[deg]，纵坐标为归一化辐射强度。黑色实线表示第一种高频极化在H面的辐射强度曲线，虚线表示第一种高频极化在E面的辐射强度曲线，可以看出第一种高频极化的电磁波都有较好的定向性与增益，使得在这个频段下天线能够非常有效地工作。

参照图14所示的天线在5150MHz下第二种高频极化在E面和H面的辐射模式图，图14中横坐标为波束宽度Theta，单位[deg]，纵坐标为归一化辐射强度。黑色实线表示第二种高频极化在H面的辐射强度曲线，虚线表示第二种高频极化在E面的辐射强度曲线，可以看出第二种高频极化的电磁波也都有较好的定向性与增益，使得在这个频段下天线能够非常有效地工作。

参照图15所示的天线在6000MHz下第一种高频极化在E面和H面的辐射模式图，图15中横坐标为波束宽度Theta，单位[deg]，纵坐标为归一化辐射强度。黑色实线表示第一种高频极化在H面的辐射强度曲线，虚线表示第一种高频极化在E面的辐射强度曲线，可以看出第一种高频极化的电磁波都有较好的定向性与增益，使得在这个频段下天线能够非常有效地工作。

参照图16所示的天线在6000MHz下第二种高频极化在E面和H面的辐射模式图，图16中横坐标为波束宽度Theta，单位[deg]，纵坐标为归一化辐射强度。黑色实线表示第二种高频极化在H面的辐射强度曲线，虚线表示第二种高频极化在E面的辐射强度曲线，可以看出第二种高频极化的电磁波也都有较好的定向性与增益，使得在这个频段下天线能够非常有效地工作。

参照图17所示的天线在7125MHz下第一种高频极化在E面和H面的辐射模式图，图17中横坐标为波束宽度Theta，单位[deg]，纵坐标为归一化辐射强度。黑色实线表示第一种高频极化在H面的辐射强度曲线，虚线表示第一种高频极化在E面的辐射强度曲线，可以看出第一种高频极化的电磁波都有较好的定向性与增益，使得在这个频段下天线能够非常有效地工作。

参照图18所示的天线在7125MHz下第二种高频极化在E面和H面的辐射模式图，图18中横坐标为波束宽度Theta，单位[deg]，纵坐标为归一化辐射强度。黑色实线表示第二种高频极化在H面的辐射强度曲线，虚线表示第二种高频极化在E面的辐射强度曲线，可以看出第二种高频极化的电磁波也都有较好的定向性与增益，使得在这个频段下天线能够非常有效地工作。

参照图19所示的天线在2400-2500MHz下两种低频极化的增益，图19中横坐标为频率，纵坐标为增益。黑色实线表示第一种低频极化的增益曲线，虚线表示第二种低频极化的增益曲线，可以看出两种低频极化都有较好的增益，使得在这个频段下天线能够非常有效地工作。

参照图20所示的天线在5150-7125MHz下两种高频极化的增益，图20中横坐标为频率，纵坐标为增益。黑色实线表示第一种高频极化的增益曲线，虚线表示第二种高频极化的增益曲线，可以看出两种高频极化都有较好的增益，使得在这个频段下天线能够非常有效地工作。

综上所述，本发明提供的双宽频双极化嵌套结构的天线包括：金属底板1、微带合路板2、低频金属辐射单元3、第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5。第一高频微带振子板4与第二高频微带振子板5正交交叉安装后，穿过低频金属辐射单元3，与微带合路板2、金属底板1垂直固定连接。

微带合路板2与金属底板1贴合固定；第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5通过目标位置与低频金属辐射单元3固定连接；微带合路板2通过第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5各自的耦合馈电结构，为低频金属辐射单元3、第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5进行馈电。

金属底板1用于对低频金属辐射单元3的信号反射；低频金属辐射单元3同时用于低频双极化辐射和两个高频微带振子板的信号反射；第一高频微带振子板4、第二高频微带振子板5分别用于高频双极化辐射。

本发明所提双宽频双极化嵌套结构的天线，创造性的在传统微带馈电贴片天线的基础上，提出通过将两个高频微带振子板正交交叉组合，然后与低频金属辐射单元3进行立体堆叠，最后通过微带合路板2进行馈电，有效减小了单元的尺寸和高度，从而在有效小型化天线的同时，实现了双宽频双极化，使得本发明所提双宽频双极化嵌套结构的天线可以广泛应用于第六代无线网络技术IEEE 802.11.ax，具有较高的实用性价值。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种双宽频双极化嵌套结构的天线，其特征在于，所述天线包括：金属底板（1）、微带合路板（2）、低频金属辐射单元（3）、第一高频微带振子板（4）、第二高频微带振子板（5）；

所述第一高频微带振子板（4）与所述第二高频微带振子板（5）正交交叉安装后，穿过所述低频金属辐射单元（3），与所述微带合路板（2）、所述金属底板（1）垂直固定连接；

所述微带合路板（2）与所述金属底板（1）贴合固定；

所述第一高频微带振子板（4）、所述第二高频微带振子板（5）通过目标位置与所述低频金属辐射单元（3）固定连接，该目标位置为所述低频金属辐射单元（3）对应穿过两个高频微带振子板的位置；

所述微带合路板（2）通过所述第一高频微带振子板（4）、所述第二高频微带振子板（5）各自的耦合馈电结构，为所述低频金属辐射单元（3）、所述第一高频微带振子板（4）、所述第二高频微带振子板（5）进行馈电；

所述金属底板（1）用于对所述低频金属辐射单元（3）的信号反射；

所述低频金属辐射单元（3）同时用于低频双极化辐射和两个高频微带振子板的信号反射；

所述第一高频微带振子板（4）、所述第二高频微带振子板（5）分别用于高频双极化辐射。

2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述金属底板（1）作为所述天线的反射底板，同时起安装支撑作用，其包括：第一安装槽（1a）、第二安装槽（1b）、第三安装槽（1c）、第四安装槽（1d）、第五安装槽（1e）、第一安装孔（1f）、第二安装孔（1g）；

所述第一安装槽（1a）、所述第二安装槽（1b）、所述第三安装槽（1c）依照所述第一高频微带振子板（4）垂直固定于所述金属底板（1）的位置开设；

所述第四安装槽（1d）、所述第五安装槽（1e）依照所述第二高频微带振子板（5）垂直固定于所述金属底板（1）的位置开设；

所述第一安装孔（1f）、所述第二安装孔（1g）用于与所述微带合路板（2）的贴合固定。

3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，低频金属辐射单元（3）包括：第一组矩形槽（3a）、第二组矩形槽（3b）、第三组矩形槽（3c）以及第四组矩形槽（3d）；

所述第一组矩形槽（3a）、所述第三组矩形槽（3c）与所述第二组矩形槽（3b）、所述第四组矩形槽（3d）为正交关系；

所述第一高频微带振子板（4）通过所述第一组矩形槽（3a）穿出，且所述第一组矩形槽（3a）与所述第一高频微带振子板（4）对应位置通过焊接固定连接；

所述第二高频微带振子板（5）通过所述第二组矩形槽（3b）穿出，且所述第二组矩形槽（3b）与所述第二高频微带振子板（5）对应位置通过焊接固定连接；

所述第三组矩形槽（3c）位于所述第一组矩形槽（3a）的中间位置，且所述第三组矩形槽（3c）的宽度大于第一组矩形槽（3a）的宽度，长度小于第一组矩形槽（3a）的长度；

所述第四组矩形槽（3d）位于所述第二组矩形槽（3b）的中间位置，且所述第四组矩形槽（3d）的宽度大于第二组矩形槽（3b）的宽度，长度小于第二组矩形槽（3b）的长度。

4.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，第一高频微带振子板（4）包括：第一焊盘（4b）、第二焊盘（4c）；

所述第一焊盘（4b）、所述第二焊盘（4c）为正面、反面双面覆铜，且开设有多个金属化过孔，多个金属化过孔用于导通所述第一高频微带振子板（4）正面、反面的覆铜区域；

所述第一焊盘（4b）、所述第二焊盘（4c）与所述第一组矩形槽（3a）焊接。

5.根据权利要求3所述的天线，其特征在于，所述第二高频微带振子板（5）包括：第三焊盘（5b）、第四焊盘（5c）；

所述第三焊盘（5b）、所述第四焊盘（5c）为正面、反面双面覆铜，且开设有多个金属化过孔，多个金属化过孔用于导通所述第二高频微带振子板（5）正面、反面的覆铜区域；

所述第三焊盘（5b）、所述第四焊盘（5c）与所述第二组矩形槽（3b）焊接。

6.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述微带合路板（2）包括：第一微带合路结构、第二微带合路结构、第一电缆焊盘（2e）、第二电缆焊盘（2f）、第三电缆焊盘（2h）、第四电缆焊盘（2i）、第三安装孔（2a）、第四安装孔（2b）；

所述第一微带合路结构包括：第一枝节（2c）、第二枝节（2d）；

所述第二微带合路结构包括：第三枝节（2g）、第四枝节（2j）；

所述第一枝节（2c）、所述第三枝节（2g）分别为扇形结构滤波器，其用于滤除高频信号，使得低频信号通过；

所述第二枝节（2d）、所述第四枝节（2j）分别为90°折弯结构，其用于滤除低频信号，使得高频信号通过；

所述第一电缆焊盘（2e）、所述第二电缆焊盘（2f）为一组电缆焊盘，分别开设有多个金属化过孔，多个金属化过孔用于导通所述微带合路板（2）正面、反面的覆铜区域；

所述第三电缆焊盘（2h）、第四电缆焊盘（2i）为另一组电缆焊盘，分别开设有多个金属化过孔，多个金属化过孔用于导通所述微带合路板（2）正面、反面的覆铜区域；

两组电缆焊盘分别用于与两根电缆焊接，且使得两根电缆有效接地；

所述第一枝节（2c）的顶部（2k）与所述第二高频微带振子板（5）中第二耦合线（5d）焊接；

所述第三枝节（2g）的顶部（2m）与所述第一高频微带振子板（4）中第一耦合线（4d）焊接；

所述第三安装孔（2a）、所述第四安装孔（2b）分别用于与所述第一安装孔（1f）、所述第二安装孔（1g）通过螺栓贴合固定。

7.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述第一高频微带振子板（4）还包括：第一馈线（4a）、第一振子臂（4h）、所述第一耦合线（4d）、第一凸出区域（4e）、第二凸出区域（4f）、第三凸出区域（4g）、第四凸出区域（4i）、第五凸出区域（4j）；

所述第一馈线（4a）、所述第一耦合线（4d）、所述第一凸出区域（4e）、所述第二凸出区域（4f）、所述第三凸出区域（4g）均位于所述第一高频微带振子板（4）的正面；

所述第一振子臂（4h）、所述第四凸出区域（4i）、所述第五凸出区域（4j）均位于所述第一高频微带振子板（4）的反面；

所述第一馈线（4a）顶部弯折，其与所述第一振子臂（4h）形成耦合馈电结构的辐射振子；

所述第一耦合线（4d）位于所述第一高频微带振子板（4）中第一焊盘（4b）的下面，为L型；

所述L型短边与所述第三枝节（2g）的顶部（2m）焊接导通，所述L型长边贴近所述低频金属辐射单元（3），为所述低频金属辐射单元（3）提供强耦合馈电；

所述第一凸出区域（4e）与所述第二安装槽（1b）焊接；

所述第二凸出区域（4f）、所述第四凸出区域（4i）与所述第三安装槽（1c）焊接；

所述第三凸出区域（4g）、所述第五凸出区域（4j）与所述第一安装槽（1a）焊接。

8.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述第二高频微带振子板（5）包括：第二馈线（5a）、第二振子臂（5g）、所述第二耦合线（5d）、第六凸出区域（5e）、第七凸出区域（5f）、第八凸出区域（5h）、第九凸出区域（5i）；

所述第二馈线（5a）、所述第二耦合线（5d）、所述第六凸出区域（5e）、所述第七凸出区域（5f）均位于所述第二高频微带振子板（5）的正面；

所述第二振子臂（5g）、所述第八凸出区域（5h）、第九凸出区域（5i）均位于所述第二高频微带振子板（5）的反面；

所述第二馈线（5a）顶部弯折，其与所述第二振子臂（5g）形成耦合馈电结构的辐射振子；

所述第二耦合线（5d）位于所述第二高频微带振子板（5）中第三焊盘（5b）的下面，为L型；

所述L型短边与所述第一枝节（2c）的顶部（2k）焊接导通，所述L型长边贴近所述低频金属辐射单元（3），为所述低频金属辐射单元（3）提供强耦合馈电；

所述第六凸出区域（5e）、所述第九凸出区域（5i）与所述第四安装槽（1d）焊接；

所述第七凸出区域（5f）、所述第八凸出区域（5h）与所述第五安装槽（1e）焊接。

9.根据权利要求6所述的天线，其特征在于，所述第一电缆焊盘（2e）、所述第二电缆焊盘（2f）之间开槽，所述第三电缆焊盘（2h）、所述第四电缆焊盘（2i）之间开槽，两个开槽的尺寸根据连接的电缆的规格确定，使得所述电缆的屏蔽网嵌入开槽内。

10.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述微带合路板（2）为高频微带PCB板结构，其板材介质的介电常数为3.5，板材厚度为30mil；

所述低频金属辐射单元（3）为镀锡铜板结构，板材厚度为0.5mm；

所述第一高频微带振子板（4）、所述第二高频微带振子板（5）均为双面覆铜的高频微波板材结构，其板材介质的介电常数为3.5，板材厚度为30mil。