CN112688052A - 共孔径天线及通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种共孔径天线，包括反射板及设置在反射板同侧且按序排布的低频天线单元、频率选择面板及高频天线单元，在垂直于反射板的方向上，高频天线单元与反射板的距离大于低频天线单元与反射板的距离，且频率选择面板设置在高频天线单元和低频天线单元之间，频率选择面板为高频天线单元的反射地，对高频天线单元的工作频率具有全反射特性。本申请实施例中的共孔径天线通过将高频天线单元设计在低频天线单元远离反射板的一侧，并在二者之间设置频率选择面板，实现天线的小型化，提升各频段的辐射性能。

Description

共孔径天线及通信设备

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及共孔径天线及通信设备。

背景技术

在双频或多频阵列天线设计的过程中，通常采用共孔径技术，将两个频段甚至多个频段的阵列天线共口面排布，这样可以大幅度缩小多频阵列天线的外形尺寸，获得小型化、轻量化、易部署的应用优势。但是，在共孔径天线设计中，需要将不同频段的天线单元相互靠近放置，在这样的情况下，由于低频天线尺寸大、高度高，会对高频天线造成严重遮挡，从而对辐射方向图造成很大影响。

发明内容

本申请实施例通过提供一种共孔径天线及通信设备，从而解决双频或多频阵列天线中低频天线对高频天线的遮挡问题。

第一方面，一种实施方式中，本申请实施例提供一种共孔径天线，包括反射板及设置在所述反射板同侧且按序排布的低频天线单元、频率选择面板及高频天线单元，在垂直于所述反射板的方向上，所述高频天线单元与所述反射板的距离大于所述低频天线单元与所述反射板的距离，且所述频率选择面板设置在所述高频天线单元和所述低频天线单元之间，所述频率选择面板为所述高频天线单元的反射地，对所述高频天线单元的工作频率具有全反射特性。实施例的方案通过将高频天线单元设于比低频天线单元更远离反射板的位置，同时在所述高频天线单元和所述低频天线单元之间设置频率选择面板，以频率选择面板作为高频天线单元的替代反射板，让高频天线单元与反射面的距离变小，避免因高频天线单元与反射板的距离过大，导致高频天线单元的辐射方向图发生畸变，工作带宽变窄。

一种实施方式中，所述频率选择面板对高频信号的透射率不大于10％。当频率选择面板对高频信号的透射率不大于10％时，可以对高频信号进行全反射，从而起到提到反射板的作用

一种实施方式中，所述频率选择面板对低频信号具有部分反射特性。通过频率选择面板的部分反射特性，将低频天线单元向外辐射的信号反射回来，被频率选择面板反射回来的信号与低频天线单元自身的反射信号作用抵消，实现对低频天线单元的加载，增强低频天线单元的辐射性能和工作带宽，进而降低低频天线单元的高度，实现共孔径天线的小型化设计。

一种实施方式中，所述频率选择面板对低频信号的透射率范围是20％～80％。当频率选择面板对低频信号的透射率介于20％～80％之间(包括端点)时，可以有效的将低频天线单元向外辐射的信号反射回来，从而让反射回来的信号与低频天线单元自身的反射信号作用抵消，实现对低频天线单元的加载。如果透射率小于20％，则反射率偏高，会导致经由频率选择面板反射回来的信号远强于低频天线单元自身的反射信号，无法达到很好的抵消效果；如果透射率大于80％，则反射率偏低，就导致经由频率选择面板反射回来的信号远弱于低频天线单元自身的反射信号，也无法达到很好的抵消效果。

一种实施方式中，所述频率选择面板与所述反射板平行设置，所述低频天线单元的工作频率对应的真空波长为λ，所述高频天线单元与所述低频天线单元在垂直于所述反射板方向上的距离小于等于0.5λ。当所述高频天线单元与所述低频天线单元在垂直与所述反射板方向上的距离小于等于0.5λ时，能够让天线单元间距变小，从而缩小阵列尺寸，实现天线的小型化设计。

一种实施方式中，所述低频天线单元在垂直于所述反射板方向上的与所述频率选择面板的距离小于等于0.1λ。当低频天线单元与频率选择板的垂直距离小于等于0.1λ时，频率选择面板可以对经由频率选择面板反射回的反射信号实现72度(0.2*360)的最大相位反转，有助于反射信号的反转，对低频天线单元的自身反射信号形成抵消，进而提升低频天线单元的辐射性能。

一种实施方式中，所述高频天线单元的数量为多个，且呈阵列分布，所述共孔径天线还包括多个第一馈电单元和第二馈电单元，所述多个第一馈电单元分别为所述多个高频天线单元馈电，所述第二馈电单元为所述低频天线单元馈电，所述低频天线单元包括至少一个辐射臂，所述辐射臂包围形成镂空区，部分所述第一馈电单元穿过所述镂空区并延伸至与所述高频天线单元电连接。本实施方式设置第一馈电单元穿过低频天线单元的镂空区，有助于缩小高频天线单元和低频天线单元之间的距离，实现共孔径天线小型化设计。

一种实施方式中，所述反射板包括顶面和底面，所述低频天线单元位于所述反射板顶面的一侧，所述第一馈电单元从所述反射板的底面的一侧穿过所述反射板且延伸至与所述高频天线单元电连接，以为所述高频天线单元馈电，所述第二馈电单元从所述反射板底面的一侧穿过所述反射板且延伸至与所述低频天线单元电连接，以为所述低频天线单元馈电。通过第一馈电单元和第二馈电单元将低频天线单元和高频天线单元与反射板进行固定连接，确保二者的位置关系。

一种实施方式中，所述高频天线单元呈阵列分布在第一平面上，所述第一平面与所述频率选择面板平行。将高频天线单元所在的第一平面设置为与频率选择面板平行，可以保证所有的高频天线单元的辐射性能的一致性，且利于实现天线整体架构的小型化。

一种实施方式中，所述低频天线单元包括第一组偶极子单元和第二组偶极子单元，所述第一组偶极子单元和所述第二组偶极子单元均包括两个所述辐射臂，所述四个辐射臂分布呈2X2阵列架构，所述第一组偶极子单元的两个所述辐射臂与所述第二组偶极子单元的两个所述辐射臂分别位于所述阵列架构的对角。在该实施例中，低频天线单元采用了双线极化偶极子单元，确保其在频率选择面的加载下实现辐射性能的增强。

一种实施方式中，所述辐射臂为中空的环形结构，各所述辐射臂在所述反射板上的垂直投影中，所述辐射臂所包围形成的所述镂空区所对应的投影区域为臂内区域，穿过所述臂内区域的所述第一馈电单元向低频天线单元方向延伸并穿过所述镂空区。由于低频天线单元在垂直于反射板上的高度低于高频天线单元，同时低频天线单元的尺寸又大于高频天线单元的尺寸，为了便于低频天线单元和高频天线单元的阵列布局，将低频天线单元的辐射臂设计为镂空结构，就可以让高频天线单元的第一馈线单元穿过辐射臂的镂空区，实现对高频天线单元的连接。

一种实施方式中，所述第二馈电单元包括第一馈线、第二馈线和与所述辐射臂一一对应设置的四个印制电路板，所述印制电路板连接在所述辐射臂和所述反射板之间，各所述印制电路板包括地板、信号线和馈电焊接盘，其中两个所述印制电路板为第一板，所述第一板与所述第一偶极子单元的所述辐射臂连接，另两个所述印制电路板为第二板，所述第二板与所述第二偶极子单元的所述辐射臂连接，两个所述第一板之间设有第一缝隙，两个所述第一板上的信号线跨过所述第一缝隙相连接，两个所述第二板之间亦设有第二缝隙，两个所述第二板上的信号线跨过所述第二缝隙相连接，所述辐射臂通过所述馈电焊接盘与所述地板电连接，所述第一馈线的外导体电连接至其中一个所述第一板的所述地板，所述第一馈线的内导体电连接至所述第一板的所述信号线，所述第二馈线的外导体电连接至其中一个所述第二板的所述地板，所述第二馈线的内导体电连接至所述第二板的所述信号线。对于同组偶极子单元对应连接的两个印制电路板起到连接辐射臂和反射板的作用，此时将同组偶极子单元对应连接的两个印制电路板进行连接，实现电磁信号的相位反转，实现对低频天线单元中电磁信号的加载，同时，通信信号通过外导体的内芯和地线经印制电路板传输至低频天线单元，实现对低频天线单元的信号传输。

一种实施方式中，两个所述第一板共面，两个所述第二板共面，所述第一板延伸的方向与所述第二板延伸的方向正交。共面设置的第一板和第二板板有助于在印制电路板中的信号线将其信号稳定传输给低频天线单元。

第二方面，一种实施方式中，本申请提供一种通信设备，包括信号收发机及上述的共孔径天线，所述共孔径天线与所述信号收发机之间通过多个无线信号收发通道进行连接。信号通过无线信号收发通道在信号收发机和共孔径天线之间传输。

本发明实施例提供的共孔径天线，通过将高频天线单元设计在低频天线单元远离反射板的一侧，并在二者之间设置频率选择面板，从而解决双频或多频阵列天线中低频天线对高频天线的遮挡问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。

图1是通性设备信号传输原理图；

图2是现有技术中阵列天线的示意图；

图3是现有技术中阵列天线发生二次辐射的原理图；

图4是本申请一种实施方式提供的共孔径天线的结构示意图；

图5是图3中共孔径天线的俯视图；

图6是图3中共孔径天线的主视图；

图7是图5中共孔径天线中E处的局部放大图；

图8是一个实施例中共孔径天线的低频天线单元的信号传输路径图；

图9是一个实施例中共孔径天线的印制电路板的分布图；

图10是一个实施例中共孔径天线对应高频天线单元的方向图；

图11是一个实施例中共孔径天线对应频率选择面板的频率响应图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例中的附图对本申请实施例进行描述。

随着信息时代的到来，通信设备对信息交换也提出了更高的要求。如图1所示，通信设备包括无线信号收发设备、无线信号收发天线，二者之间通过无线信号收发通道进行信号连通，无线信号收发装备可以通过无线信号收发天线向外传输无线信号，也可以通过无线信号收发天线接收外界的无线信号。而无线天线作为信息收发的重要载体，其性能的好坏决定了通信设备信息传输速率的高低。为了满足信息交换多样化的需求，实际天线设计生产中，常采用共孔径技术，通过将两个频段甚至多个频段的阵列天线共口面排布，从而大幅度缩小多频阵列天线的外形尺寸，取得小型化、轻量化的优势。然而如图2中所示，在共孔径天线设计中，天线辐射体(低频天线单元20、高频天线单元30)到反射板10的距离是各自工作频率的1/4波长，由于低频天线单元20的工作频率低，对应波长较长，因此低频天线单元20距离反射板10的垂直距离较大，相反的，高频天线单元30距离反射板10的垂直距离就小。

这种因物理特性而决定的产品设计虽然能够解决多频段天线的共孔径设计，但是这种设计也带来了其他的问题。如图3所示，在低频天线单元20位于高频天线单元30上方的共孔径天线设计中，需要将不同频段的天线单元相互靠近放置，在这样的情况下，由于低频天线单元20的尺寸大且高度高，会对高频天线单元30造成严重遮挡，从而对辐射方向图造成很大影响。图3中，箭头a代表了高频天线单元30上的主辐射电流方向，此时的主辐射电流向外产生主辐射c；箭头b代表低频天线单元20在二者靠近时由于相互耦合而产生的感应电流方向，而感应电流对应产生感应辐射d，该感应辐射d会反作用叠加与主辐射c上，从而导致高频天线单元30的方向图发生畸变，天线性能变差。因此如何克服低频天线单元20对高频天线单元30的遮挡效应成为了共孔径天线设计的重点。

对此，请一并参阅图4至图6，本申请提供一种共孔径天线100，包括反射板10及设置在反射板10同侧且按序排布的低频天线单元20、高频天线单元30及频率选择面板60，即频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS)，在垂直于反射板10的方向上，高频天线单元30与反射板10的距离大于低频天线单元20与反射板10的距离，且频率选择面板60设置在高频天线单元30和低频天线单元20之间，频率选择面板60为高频天线单元30的反射地，对高频天线单元30的工作频率具有全反射特性。在本实施例中，如图6所示，采用的技术方案是将高频天线单元30设置在低频天线单元20的上方，即高频天线单元30与反射板10的距离大于低频天线单元20与反射板10的距离，这样就可以避免低频天线单元20对高频天线单元30的遮挡效应。但如果只是将高频天线单元30与低频天线单元的上下位置进行对换，还会带来其他问题。如高频天线单元30与反射板10的距离变大，导致高频天线单元的方向图发生畸变，工作带宽变窄。对此，本实施例还在高频天线单元30和低频天线单元20之间设有频率选择面板60。频率选择面板60具有空间滤波的功能，根据表面对不同频率电磁波的通过和阻挡特性，可以分为4种基本类型，高通型、低通型、带通型、带阻型。本实施例的频率选择面板60对高频信号的具有带阻特性，其高频信号的透射率在10％以下(包括10％)，此时的频率选择面板60一方面起到了反射板10的作用，对高频信号进行反射，避免高频天线单元30的辐射方向图发生畸变，带宽变窄；另一方面，频率选择面板60对高频信号的全反射作用对高频天线单元30的工作频率呈阻带特性，使得高频信号不会在低频天线单元20上耦合产生感应电流，进而产生感应辐射，影响高频天线单元30的主辐射。

本实施例中的设计通过将将高频天线单元30设计在低频天线单元20远离反射板60的一侧，并在高频天线单元30和低频天线单元20之间设置对高频信号呈阻抗性能的频率选择面板60，一方面解决了低频天线单元20对高频天线单元的遮挡效应，另一方面也避免了高频天线单元30因为与反射板距离过远而导致的方向图畸变，并且频率选择面板60还阻断了高频信号向低频天线单元的耦合。

在一个具体的实施例中，如图6所示，频率选择面板60对低频信号的透射率介于20％～80％之间，对低频信号具有部分反射特性。实施例中的频率选择面板60不仅仅对高频信号有阻带特性，还对低频信号实现部分反射的特性，即对低频信号的透射率介于20％～80％之间。通过合理设计频率选择面板60对低频天线单元20的工作频率的反射率，让频率选择面板60对低频天线单元20发出的信号进行反射，被频率选择面板60反射回来的信号会跟低频天线单元20的自身信号作用抵消，从而实现了对低频天线单元20的加载，增强低频天线单元20的辐射性能和工作带宽。在具体的实施例中为了配合对低频天线单元20的加载，可以调整低频天线单元20和反射板10之间的距离，实现共孔径天线的小型化设计。

为了清楚说明频率选择面板60的加载作用可以降低低频天线单元20的高度，实现小型化设计，下面以一具体的实施例进行详细说明。图10和图11分别是一个具体实施例中共孔径天线的高频天线单元的方向图和频率选择面板的频率响应图，实施例中高频天线单元的工作频率为3.5～4.5GHz，低频天线单元的工作频率为0.69～0.96GHz。从图11可以看出频率选择面板在3.5～4.5GHz频率范围内的反射损耗<0.1dB，其效果几乎等效为全反射，频率选择面板在0.69～0.96GHz频率范围内反射损耗约为4dB，呈现部分反射特性。如图6所示与该性能的频率选择面板相对应的天线结构设计为：低频天线单元20与反射板10的距离为36mm，低频天线单元20与频率选择面板60的距离为10mm，频率选择面板60与高频天线单元30的距离为18mm，此时整个共孔径天线的高度为64mm。如果按照现有技术中的设计，整个共孔径天线的高度由低频天线单元的高度决定，而工作在0.69～0.96GHz频带的低频天线单元的高度通常在70～90mm，要大于上述的64mm，即通过合理设计频率选择面板60实现对低频天线单元20的加载，可以实现对低频天线单元20辐射性能和工作带宽的增强，进而降低低频天线单元20与反射板10的距离，实现整个天线的小型化设计。

需要说明的是，频率选择面板60对低频天线单元20实现加载的过程原理如图8所示，S1为馈入低频天线单元的信号，该信号部分进入低频天线单元20，由于阻抗失配另一部分信号会被低频天线单元20反射，形成第一路反射信号S2，低频天线单元20在接收到信号以后将其转化为低频电磁信号辐射出去，辐射出去的低频电磁信号被频率选择面板60反射回来，再次被低频天线单元20接收并传回馈入端口(指的是低频天线单元20的馈电端)，形成第二路反射信号S3。通过合理设计和调节频率选择面板60对低频信号的反射率、反射相位、频率选择面板60到低频天线单元20的距离以及低频天线单元20自身的结构，可以使第二路反射信号S3与第一路反射信号S2(两路反射的信号)幅度相同，相位差为180度，相互抵消，从而实现了减小反射的目的。反射减小则意味着辐射信号增强，从而加强了低频天线单元20的辐射性能和工作带宽。本申请提供的低频天线单元20，经过调试后，其反射信号相互抵消，低频天线单元20在工作的过程中，因为没有了反射信号，或者反射信号减少了，信号辐射的能力就提升了。

在一个具体的实施例中，如图6所示，低频天线单元20的工作频率对应的真空波长为λ，高频天线单元30与低频天线单元20在垂直于反射板10方向上的距离小于等于0.5λ。一方面限制，高频天线单元30与低频天线单元20在垂直于反射板10方向上的距离是出于阵列天线尺寸设计的考虑，有助于天线的小型化设计；另一方面由于本实施例所设计的天线用于无线通信设备中，如果高频天线单元30与低频天线单元20在垂直于反射板10方向上的距离大于0.5λ，则高频天线单元30和低频天线单元20的相互影响变小，无法达到去耦合的效果。

在一个具体的实施例中，如图6和图8所示所示，低频天线单元20在垂直于反射板10方向上的与频率选择面板60的距离小于等于0.1λ，这里的λ是低频天线单元20的工作频率对应的真空波长。当低频天线单元20与频率选择面板60的垂直距离小于等于0.1λ时，频率选择面板60对第二路反射信号S3可以实现最大72度(0.2*360)的相位调整范围，根据仿真结果，在0.1λ范围内调节频率选择面板60的垂直位置和图形结构，再配合调节低频天线单元20结构，即可实现良好的加载效果，同时获得小型化的天线外形结构。

在一个具体的实施例中，如图6所示，共孔径天线100还包括第一馈电单元50和第二馈电单元40，反射板10包括顶面12和底面14，低频天线单元20位于反射板10顶面12的一侧，第一馈电单元50从反射板10的底面14的一侧穿过反射板10且延伸至与高频天线单元电30连接，以为高频天线单元30馈电，第二馈电单元40从反射板10底面14的一侧穿过反射板10且延伸至与低频天线单元20电连接，以为低频天线单元20馈电。通过第一馈电单元50和第二馈电单元40将低频天线单元20和高频天线单元30与反射板10进行固定连接，确保二者的位置关系，同时第一馈电单元50和第二馈电单元40分别于高频天线单元30和低频天线单元20电连接，用于信号的传输。其它实施方式中，第一馈电单元50和第二馈电单元40也可以不穿过反射板10，例如，第一馈电单元50和第二馈电单元40设置在反射板10面对低频天线单元20的一侧，第一馈电单元50和第二馈电单元40的馈线可以从反射板10的表面(面对低频天线单元20的表面)延伸至馈电网络。

在一个具体的实施例中，如图5至图7所示，低频天线单元20包括第一组偶极子单元和第二组偶极子单元，第一组偶极子单元和第二组偶极子单元均包括两个辐射臂22，四个辐射臂分布呈2X2阵列架构，第一组偶极子单元的两个辐射臂22与第二组偶极子单元的两个辐射臂22分别位于阵列架构的对角。低频天线单元20采用了双线极化偶极子单元，确保其在频率选择面板60的加载下实现辐射性能的增强。

在一个具体的实施例中，如图5所示，高频天线单元30的数量为多个，呈阵列分布在第一平面上，第一平面与频率选择面板60平行，第一馈电单元50的数量为多个，分别与高频天线单元30一一对应设置，低频天线单元20包括至少一个辐射臂22，辐射臂22包围形成镂空区，部分第一馈电单元50穿过镂空区并延伸至与高频天线单元电连接。具体的，各辐射臂22在反射板10上的垂直投影中，辐射臂22所包围形成的镂空区所对应的投影区域为臂内区域，穿过臂内区域述第一馈电单元50向低频天线单元20方向延伸并穿过镂空区。由于低频天线单元20在垂直于反射板10上的高度低于高频天线单元30，同时低频天线单元20的尺寸大于高频天线单元30的尺寸，为了便于低频天线单元20和高频天线单元30的阵列布局，让第一馈电单元50穿过镂空区分布，从而减小低频天线单元20和高频天线单元30间的距离，实现天线产品的小型化设计。

本申请提供的共孔径天线中，在垂直于反射板10的方向上，部分高频天线单元30与低频天线单元20的位置相对设置的，这部分高频天线单元30的馈电装置，即第二馈电单元40，穿过低频天线单元20的辐射臂22形成的镂空区并延伸至与高频天线单元30电连接。一种实施方式中，第二馈电单元40为同轴线缆，同轴线缆可以垂直反射板10。

图4所示，在一个具体的实施例中，将低频天线单元20的辐射臂22设计为中空的环状结构，就可以让高频天线单元30的第一馈线单元50穿过辐射臂的镂空区，实现对高频天线单元30的连接。具体的，如图4和图5所示，在一个实施例中，分布在臂内区域的第一馈电单元50穿过环状结构，将高频天线单元30和反射板10连接。环状结构的设计让高频天线单元30可以穿过环状结构固定在反射板10上，从而让高频天线单元30与低频天线单元20在反射板10的投影区间有重合部分，即充分了利用了反射板10的水平空间。

在现有技术中，共轴单元技术采用特定的低频天线单元20和较大的天线间距(包括水平间距和垂直间距)排布来规避了低频天线单元对高频天线单元的遮挡，但在这种技术方案下，高频天线单元之间必须保持较大的间距才能保证周边的高频天线单元不受遮挡；按照这种方案设计的共孔径阵列天线，高频天线单元之间的间距通常在0.8倍高频波长以上。这样就会导致阵列天线尺寸大，集成度不够高；其次不满足大角度波束扫描的需求。针对大角度扫描的阵列天线，为了保持在扫描角度内不出现较大的附瓣，需要阵列中天线单元的间距在0.5倍波长附近。而在本实施例中的共孔径天线，如图3和图4所示，将高频天线单元30设置在低频天线单元20远离反射板10的一侧，并在高频天线单元30和低频天线单元20之间设置频率选择面板60，这样设计不仅规避了低频天线单元20对高频天线单元30的遮挡，还减少了两者之间的电磁耦合，使得位于臂外区域的低频天线单元20与高频天线单元30之间的水平间距变小。同样，在高频天线单元30和低频天线单元20之间设置频率选择面板60，并且将低频天线单元20的辐射臂设计成中空结构，实现了臂内区域高频天线单元30的设计，从而大大提升了天线的小型化设计，在获取相同信号强度的情境下，节省了大量空间。

在一个具体的实施例中，如图6至图8所示，第二馈电单元40包括第一馈线、第二馈线和与辐射臂22一一对应设置的四个印制电路板42，印制电路板42将辐射臂22和反射板10连接，印制电路板42包括地板424、信号线422和馈电焊接盘426，其中两个印制电路板42为第一板，第一板与第一偶极子单元的辐射臂22连接，另两个印制电路板42为第二板，第二板与第二偶极子单元的辐射臂22连接，两个第一板之间设有第一缝隙，两个第一板上的信号线422跨过第一缝隙相连接，两个第二板之间亦设有第二缝隙，两个第二板上的信号线422跨过第二缝隙相连接，辐射臂22通过馈电焊接盘426与地板424电连接，第一馈线150的外导体电连接至其中一个第一板的地板424，第一馈线150的内导体电连接至第一板的信号线422，第二馈线的外导体电连接至其中一个第二板的地板424，第二馈线的内导体电连接至第二板的信号线422。具体的，如图7所示，以第一板为例，信号线422的一端与第一馈线150的内芯连接，第一馈线150的地线与地板424电连接，以实现第一馈线150与低频天线单元20间的信号传输，通信信号通过第一馈线150的内芯和地线经印制电路板42传输至低频天线单元20，实现对低频天线单元20的信号传输。

通过上述的结构设计，如图8所示，信号沿着路径S1的方向从信号线进入印制电路板42中，传输的信号被地板424所接收然后传递到低频天线单元20，在低频天线单元20的作用下向外辐射，一方面辐射出去的信号被频率选择面板60沿着路径S3反射回来进入印制电路板42，另一方面低频天线单元20自身反射至印制电路板42的信号沿着路径S2传输，根据巴伦原理，路径S2和路径S3上的反射信号传输幅度相等但相位相差180度，从而实现电磁信号的相位反转，形成对低频天线单元的加载效果。

在一个具体的实施例中，如图9所示，两个第一板共面，印制电路板42a和印制电路板42c共面，两个第二板共面，即印制电路板42b和印制电路板42d共面，第一板延伸的方向与第二板延伸的方向正交。共面设置的第一板和第二板板有助于在印制电路板中的信号线将其信号稳定传输给低频天线单元。

同时，本申请还提供一种通信设备，通信设备内置信号收发机，用于信号处理，信号收发机的接口与上述共孔径天线的馈电单元连接，实现信号的发射和接收。信号收发机可以通过接口向馈电单元传递电流信号，电流经由馈电单元传输至低频天线单元和高频天线单元，在低频天线单元和高频天线单元的作用下，将电流的变化被转化为电磁信号，以电磁波的方式向外传播。同理外界的电磁信号通过低频天线单元和高频天线单元转化为电流信号，反馈给馈电单元，然后传递给信号收发机进行处理。在具体的实施例中，通信设备可以是雷达或者基站，信号收发机可以是RRU(射频拉远单元)，通过射频拉远单元可以如图1中所示，可以发送多路信号给天线，实现多路信号的传输。

以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种共孔径天线，其特征在于，包括反射板及设置在所述反射板同侧且按序排布的低频天线单元、频率选择面板及高频天线单元，在垂直于所述反射板的方向上，所述高频天线单元与所述反射板的距离大于所述低频天线单元与所述反射板的距离，且所述频率选择面板设置在所述高频天线单元和所述低频天线单元之间，所述频率选择面板为所述高频天线单元的反射地，对所述高频天线单元的工作频率具有全反射特性。

2.如权利要求1所述的共孔径天线，其特征在于，所述频率选择面板对高频信号的透射率小于等于10％。

3.如权利要求1所述的共孔径天线，其特征在于，所述频率选择面板对低频信号具有部分反射特性。

4.如权利要求1所述的共孔径天线，其特征在于，所述频率选择面板对低频信号的透射率的范围是20％～80％。

5.如权利要求4所述的共孔径天线，其特征在于，所述低频天线单元的工作频率对应的真空波长为λ，所述高频天线单元与所述低频天线单元在垂直于所述反射板方向上的距离不大于0.5λ。

6.如权利要求5所述的共孔径天线，其特征在于，所述低频天线单元在垂直于所述反射板方向上的与所述频率选择面板的距离不大于0.1λ。

7.如权利要求1所述的共孔径天线，其特征在于，所述高频天线单元的数量为多个，且呈阵列分布，所述共孔径天线还包括多个第一馈电单元和第二馈电单元，所述多个第一馈电单元分别为所述多个高频天线单元馈电，所述第二馈电单元为所述低频天线单元馈电，所述低频天线单元包括至少一个辐射臂，所述辐射臂包围形成镂空区，部分所述第一馈电单元穿过所述镂空区并延伸至与所述高频天线单元电连接。

8.如权利要求7所述的共孔径天线，其特征在于，所述高频天线单元阵列分布在第一平面上，所述第一平面与所述频率选择面板平行。

9.如权利要求8所述的共孔径天线，其特征在于，所述低频天线单元包括第一组偶极子单元和第二组偶极子单元，所述第一组偶极子单元和所述第二组偶极子单元均包括两个所述辐射臂，所述四个辐射臂分布呈2X2阵列架构，所述第一组偶极子单元的两个所述辐射臂与所述第二组偶极子单元的两个所述辐射臂分别位于所述阵列架构的对角。

10.如权利要求9所述的共孔径天线，其特征在于，各所述辐射臂在所述反射板上的垂直投影中，所述辐射臂所包围形成的所述镂空区所对应的投影区域为臂内区域，穿过所述臂内区域的所述第一馈电单元向低频天线单元方向延伸并穿过所述镂空区。

11.如权利要求9所述的共孔径天线，其特征在于，所述第二馈电单元包括第一馈线、第二馈线和与所述辐射臂一一对应设置的四个印制电路板，所述印制电路板连接在所述辐射臂和所述反射板之间，各所述印制电路板包括地板、信号线和馈电焊接盘，其中两个所述印制电路板为第一板，所述第一板与所述第一偶极子单元的所述辐射臂连接，另两个所述印制电路板为第二板，所述第二板与所述第二偶极子单元的所述辐射臂连接，两个所述第一板之间设有第一缝隙，两个所述第一板上的信号线跨过所述第一缝隙相连接，两个所述第二板之间亦设有第二缝隙，两个所述第二板上的信号线跨过所述第二缝隙相连接，所述辐射臂通过所述馈电焊接盘与所述地板电连接，所述第一馈线的外导体电连接至其中一个所述第一板的所述地板，所述第一馈线的内导体电连接至所述第一板的所述信号线，所述第二馈线的外导体电连接至其中一个所述第二板的所述地板，所述第二馈线的内导体电连接至所述第二板的所述信号线。

12.如权利要求11所述的共孔径天线，其特征在于，两个所述第一板共面，两个所述第二板共面，所述第一板延伸的方向与所述第二板延伸的方向正交。

13.一种通信设备，包括信号收发机，其特征在于，还包括如权利要求1-12任一项所述的共孔径天线，所述共孔径天线与所述信号收发机之间通过多个无线信号收发通道进行连接。

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