CN112768898A - 宽频带低剖面天线单元及双极化阵列天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种宽频带低剖面天线单元、嵌套天线阵列及双极化阵列天线，宽频带低剖面天线单元包括底板、馈电结构与辐射单元。倾斜状的辐射单元从中心到边沿到金属地层的高度不同,导致辐射单元与金属地层之间的电容效应也不同,就会直接影响辐射臂与金属地层之间的耦合强度。由于不同频率对应不同的电长度,倾斜高度渐变的贴片与金属地层之间的耦合强度随频率表现平滑,从而能够拓展带宽,影响天线辐射强度。此外，两个第一辐射臂与两个第二辐射臂呈现倒伞状，与金属地层的关系呈现渐变结构，不仅能拓展带宽，还能缩小宽频带低剖面天线单元的口径，同时由于可以降低四个馈电结构的高度，使得宽频带低剖面天线单元体积小型化与轻量化。

Description

宽频带低剖面天线单元及双极化阵列天线

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种宽频带低剖面天线单元及双极化阵列天线。

背景技术

随着5G移动通信网络的商用,基站主设备和天线高度融合成为5G基站的主流发展方向，基站天线也在朝着宽频化、多频化、小型化及低成本的方向发展。由于现今多种通信标准共存，基站天线的选址也越来越困难，故基站天线的辐射单元的布局要求更加紧凑、体积更小，同时也要求辐射单元具有宽频特点，从而适应2G、3G、4G、5G的制式要求。为了解决现今多种通讯标准共存的状态，现阶段，通常是通过设计宽频的天线辐射单元或者在一个天线上放置多个频段的辐射单元，来实现天线的宽频特性，从而降低设计成本；但同时存在天线体积大、重量重、剖面高等缺点。

发明内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种宽频带低剖面天线单元及双极化阵列天线，它能够实现体积小，轻量化，同时保证宽频带。

其技术方案如下：一种宽频带低剖面天线单元，所述宽频带低剖面天线单元包括：底板；馈电结构与辐射单元，所述辐射单元通过所述馈电结构与所述底板的馈电线路电性连接，所述辐射单元包括两个第一辐射臂与两个第二辐射臂，两个所述第一辐射臂与两个所述第二辐射臂正交极化设置，所述第一辐射臂与所述第二辐射臂均相对于所述底板倾斜设置，所述第一辐射臂靠近于所述辐射单元中心的部位相对靠近于所述底板，所述第一辐射臂远离于所述辐射单元中心的部位相对远离于所述底板，所述第二辐射臂靠近于所述辐射单元中心的部位相对靠近于所述底板，所述第二辐射臂远离于所述辐射单元中心的部位相对远离于所述底板，所述辐射单元的下表面与所述底板的金属地层的上表面的间距为S，宽频带低剖面天线单元的工作频带中心频点所对应的波长为λ，间距S与波长λ满足关系式：0.06λ<S<0.15λ。

上述的宽频带低剖面天线单元，一方面，辐射单元采用相对于金属地层倾斜设置的第一辐射臂与第二辐射臂,倾斜后的第一辐射臂与第二辐射臂对不同频率具有渐变式的反射路径(对于高频反射路径较短,对于低频反射路径较长),使底板的反射波与辐射单元直接辐射的电磁波在更宽频域实现同相叠加,达到辐射增强的效果。另一方面，由于辐射单元的下表面与所述金属地层的上表面的间距S小于0.15λ，也就是说间距S相对较小，远小于传统的0.25λ，与金属地层之间存在较强的电耦合效应(电容效应),本质上相当于贴片缝隙天线，也即倾斜状的辐射单元从中心到边沿到金属地层的高度不同,导致辐射单元与金属地层之间的电容效应也不同,就会直接影响辐射臂与金属地层之间的耦合强度。由于不同频率对应不同的电长度,倾斜高度渐变的贴片,与金属地层之间的耦合强度随频率表现平滑,从而能够拓展带宽,影响天线辐射强度。此外，两个第一辐射臂与两个第二辐射臂分别位于四个象限，均以辐射单元中心为原点以一定倾斜角朝外辐射，呈现一种倒伞状，辐射臂与金属地层的关系呈现一种渐变结构，不仅用于拓展带宽，还能缩小宽频带低剖面天线单元的口径，同时由于可以降低四个馈电结构的高度，使得宽频带低剖面天线单元体积小型化与轻量化。

在其中一个实施例中，所述馈电结构包括两个第一馈电柱与两个第二馈电柱；两个所述第一馈电柱与两个所述第一辐射臂一一对应设置，两个所述第二馈电柱与两个所述第二辐射臂一一对应设置；所述第一辐射臂通过所述第一馈电柱与所述馈电线路电性连接，所述第二辐射臂通过所述第二馈电柱与所述馈电线路电性连接。

在其中一个实施例中，相邻的所述第一辐射臂与所述第二辐射臂关于所述第一辐射臂与所述第二辐射臂的临界线对称设置；两个所述第一馈电柱分别对应设于两个所述第一辐射臂的对角线上，两个所述第二馈电柱分别对应设于两个所述第二辐射臂的对角线上。

在其中一个实施例中，所述馈电线路包括第一极化差分馈电线与第二极化差分馈电线；所述第一极化差分馈电线设有第一合路端口与两个第一支路端口，所述第一合路端口用于接入第一极化信号，两个所述第一支路端口的相位差为180°，两个所述第一支路端口分别与两个所述第一馈电柱对应电性连接；所述第二极化差分馈电线设有第二合路端口与两个第二支路端口，所述第二合路端口用于接入第二极化信号，两个所述第二支路端口的相位差为180°，两个所述第二支路端口分别与两个所述第二馈电柱对应电性连接。

在其中一个实施例中，所述辐射单元、所述第一馈电柱与所述第二馈电柱为一体化结构；所述辐射单元、所述第一馈电柱与所述第二馈电柱通过压铸成型，或者通过锻压成型，或者通过焊接组装连接。

在其中一个实施例中，所述辐射单元上设有位于所述第一辐射臂与所述第二辐射臂之间的两个第一缝隙，两个所述第一缝隙相互交叉设置呈十字缝隙。

在其中一个实施例中，所述第一缝隙的两个相对侧壁均设有齿口，且所述第一缝隙的其中一侧壁的齿口与另一相对侧壁的齿口关于所述第一缝隙的中心线对称设置。

在其中一个实施例中，所述第一辐射臂远离于所述辐射单元中心的部位上与所述第二辐射臂远离于所述辐射单元中心的部位上均设有第二缝隙；所述第二缝隙为L形缝隙或弧形缝隙。

在其中一个实施例中，所述第一辐射臂、所述第二辐射臂相对于所述金属地层的倾斜角度均为a，a为9°-16°。

在其中一个实施例中，所述a为10°-11°。

在其中一个实施例中，所述馈电网络板包括介质层，所述馈电线路设于所述介质层的其中一表面上，所述金属地层设于所述介质层的另一表面上。一种双极化阵列天线，所述双极化阵列天线包括所述的宽频带低剖面天线单元。

上述的双极化阵列天线，一方面，辐射单元采用相对于金属地层倾斜设置的第一辐射臂与第二辐射臂,倾斜后的第一辐射臂与第二辐射臂对不同频率具有渐变式的反射路径(对于高频反射路径较短,对于低频反射路径较长),使底板的反射波与辐射单元直接辐射的电磁波在更宽频域实现同相叠加,达到辐射增强的效果。另一方面，由于辐射单元的下表面与所述金属地层的上表面的间距S小于0.15λ，也就是说间距S相对较小，远小于传统的0.25λ，与金属地层之间存在较强的电耦合效应(电容效应),本质上相当于贴片缝隙天线，也即倾斜状的辐射单元从中心到边沿到金属地层的高度不同,导致辐射单元与金属地层之间的电容效应也不同,就会直接影响辐射臂与金属地层之间的耦合强度。由于不同频率对应不同的电长度,倾斜高度渐变的贴片,与金属地层之间的耦合强度随频率表现平滑,从而能够拓展带宽,影响天线辐射强度。此外，两个第一辐射臂与两个第二辐射臂分别位于四个象限，均以辐射单元中心为原点以一定倾斜角朝外辐射，呈现一种倒伞状，辐射臂与金属地层的关系呈现一种渐变结构，不仅用于拓展带宽，还能缩小宽频带低剖面天线单元的口径，同时由于可以降低四个馈电结构的高度，使得宽频带低剖面天线单元体积小型化与轻量化。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明一实施例的宽频带低剖面天线单元的其中一视角结构图；

图2为本发明一实施例的宽频带低剖面天线单元的另一视角结构图；

图3为本发明一实施例的宽频带低剖面天线单元的又一视角结构图；

图4为本发明一实施例的宽频带低剖面天线单元的电压驻波比示意图；

图5为本发明一实施例的宽频带低剖面天线单元的辐射方向图。

10、底板；11、介质层；12、馈电线路；121、第一极化差分馈电线；122、第二极化差分馈电线；123、第一合路端口；124、第二合路端口；13、金属地层；20、馈电结构；21、第一馈电柱；22、第二馈电柱；30、辐射单元；31、第一辐射臂；32、第二辐射臂；33、临界线；34、第一缝隙；341、齿口；35、十字缝隙；36、第二缝隙。

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，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

一般地，传统的偶极子的辐射单元与反射板的间距约为0.25个波长,通过辐射单元直接辐射与反射板反射的电磁波在空间上的叠加,而达到对外辐射的最终效果。

参阅图1至图3，图1示意出了本发明一实施例的宽频带低剖面天线单元的其中一视角结构图，图2示意出了本发明一实施例的宽频带低剖面天线单元的另一视角结构图，图3示意出了本发明一实施例的宽频带低剖面天线单元的又一视角结构图。本发明一实施例提供的一种宽频带低剖面天线单元，宽频带低剖面天线单元包括底板10、馈电结构20与辐射单元30。

具体而言，底板10包括介质层11，设于介质层11的其中一表面上的馈电线路12，以及设于介质层11的另一表面上的金属地层13。辐射单元30通过馈电结构20与馈电线路12电性连接。辐射单元30包括两个第一辐射臂31与两个第二辐射臂32。两个第一辐射臂31与两个第二辐射臂32正交极化设置，第一辐射臂31与第二辐射臂32均相对于底板10倾斜设置，第一辐射臂31靠近于辐射单元30中心的部位相对靠近于底板10，第一辐射臂31远离于辐射单元30中心的部位相对远离于底板10。第二辐射臂32靠近于辐射单元30中心的部位相对靠近于底板10，第二辐射臂32远离于辐射单元30中心的部位相对远离于底板10。辐射单元30的下表面与金属地层13的上表面的间距为S，宽频带低剖面天线单元的工作频带中心频点所对应的波长为λ，间距S与波长λ满足关系式：0.06λ<S<0.15λ。

上述的宽频带低剖面天线单元，一方面，辐射单元30采用相对于金属地层13倾斜设置的第一辐射臂31与第二辐射臂32,倾斜后的第一辐射臂31与第二辐射臂32对不同频率具有渐变式的反射路径(对于高频反射路径较短,对于低频反射路径较长),使底板的反射波与辐射单元30直接辐射的电磁波在更宽频域实现同相叠加,达到辐射增强的效果。另一方面，由于辐射单元30的下表面与金属地层13的上表面的间距S小于0.15λ，也就是说间距S相对较小，远小于传统的0.25λ，与金属地层13之间存在较强的电耦合效应(电容效应),本质上相当于贴片缝隙天线，也即倾斜状的辐射单元30从中心到边沿到金属地层13的高度不同,导致辐射单元30与金属地层13之间的电容效应也不同,就会直接影响辐射臂与金属地层13之间的耦合强度。由于不同频率对应不同的电长度,倾斜高度渐变的贴片,与金属地层13之间的耦合强度随频率表现平滑,从而能够拓展带宽,影响天线辐射强度。此外，两个第一辐射臂31与两个第二辐射臂32分别位于四个象限，均以辐射单元30中心为原点以一定倾斜角朝外辐射，呈现一种倒伞状，辐射臂与金属地层13的关系呈现一种渐变结构，不仅用于拓展带宽，还能缩小宽频带低剖面天线单元的口径，同时由于可以降低四个馈电结构20的高度，使得宽频带低剖面天线单元体积小型化与轻量化。

请再参阅图4及图5，图4示意出了本发明一实施例的宽频带低剖面天线单元的电压驻波比示意图，图5示意出了本发明一实施例的宽频带低剖面天线单元的Smith原图。从图4中可以看出，图4说明能够达成3.3GHz-4.4GHz的驻波1.5阻抗匹配带宽,相对带宽28.5％左右，符合于宽频带低剖面天线单元的要求。从图5中可以看出，图5说明在驻波1.5阻抗匹配带宽内,主瓣辐射方向图正前方重合度很高,表明带宽内波宽和增益值很稳定，如此宽频带低剖面天线单元的辐射带宽也是满足要求的。

需要说明的是，辐射单元30的下表面与金属地层13的上表面的间距S小于0.15λ，本质上相当于贴片缝隙天线，对于电容耦合效应因素以外的因素，例如对于金属地层13反射电磁波的相位影响较小。

需要说明的是，两个第一辐射臂31与两个第二辐射臂32正交极化设置中的正交极化设置指的是，两个第一辐射臂31呈对角布置，负责第一极化方向，也就是例如+45°极化，即+45°极化半波阵子；两个第二辐射臂32呈对角布置，负责第二极化方向，也就是例如-45°极化，即-45°极化半波阵子。两个第一辐射臂31所处的对角线连线与两个第二辐射臂32所处的对角线连线相互垂直设置，两个第一辐射臂31与两个第二辐射臂32形成双极化天线单元。

请再参阅图1至图3，进一步地，馈电结构20包括两个第一馈电柱21与两个第二馈电柱22。两个第一馈电柱21与两个第一辐射臂31一一对应设置，两个第二馈电柱22与两个第二辐射臂32一一对应设置。第一辐射臂31通过第一馈电柱21与馈电线路12电性连接，第二辐射臂32通过第二馈电柱22与馈电线路12电性连接。如此，馈电线路12将第一极化天线信号通过两个第一馈电柱21对应传输给两个第一辐射臂31，以及将第二极化天线信号通过两个第二馈电柱22对应传输给两个第二辐射臂32。

需要说明的是，馈电结构20不限于是采用上述的两个第一馈电柱21与两个第二馈电柱22，例如还可以是采用巴伦，也就是将馈电线路12布置于巴伦上，并连接底板10与辐射单元30。第一馈电柱21既可以为金属件，通过锻压等等方式得到，当然也可以包括介质柱及例如镀设或贴合于介质柱上的馈电线路12，在此不进行限定。第二馈电柱22类似，在此不再赘述。

请再参阅图1至图3，进一步地，相邻的第一辐射臂31与第二辐射臂32关于第一辐射臂31与第二辐射臂32的临界线33对称设置。此外，两个第一馈电柱21分别对应设于两个第一辐射臂31的对角线上，两个第二馈电柱22分别对应设于两个第二辐射臂32的对角线上。如此，能保证宽频带低剖面天线单元的性能指标。

具体而言，第一辐射臂31、第二辐射臂32的具体形状例如为正方形板、90度圆形板或其它不规则形状板，在此不进行限定。

请再参阅图1至图3，进一步地，馈电线路12包括第一极化差分馈电线121与第二极化差分馈电线122。第一极化差分馈电线121设有第一合路端口123与两个第一支路端口(图中被第一馈电柱21压住，未示意出)。第一合路端口123用于接入第一极化信号，两个第一支路端口的相位差为180°，两个第一支路端口分别与两个第一馈电柱21对应电性连接。同样地，第二极化差分馈电线122设有第二合路端口124与两个第二支路端口(图中被第二馈电柱22压住，未示意出)。第二合路端口124用于接入第二极化信号，两个第二支路端口的相位差为180°，两个第二支路端口分别与两个第二馈电柱22对应电性连接。如此，外界装置通过第一合路端口123将第一极化信号发送给第一极化差分馈电线121，由第一极化差分馈电线121将第一极化信号以相位差为180°的形式分别发送给两个第一馈电柱21，并由两个第一馈电柱21发送给两个第一辐射臂31，反之，两个第一辐射臂31将接收到的天线信号通过两个第一馈电柱21发送给第一极化差分馈电线121，由第一极化差分馈电线121的第一合路端口123反馈给外界装置。同样地，外界装置还通过第二合路端口124将第二极化信号发送给第二极化差分馈电线122，由第二极化差分馈电线122将第二极化信号以相位差为180°的形式分别发送给两个第二馈电柱22，并由两个第二馈电柱22发送给两个第二辐射臂32，反之，两个第二辐射臂32将接收到的天线信号通过两个第二馈电柱22发送给第二极化差分馈电线122，由第二极化差分馈电线122的第二合路端口124反馈给外界装置。

具体而言，第一馈电柱21与第一支路端口的电性连接方式为焊接方式连接成一体，或者例如卡接、铆接、螺钉等机械连接组合在一起，在此不进行限定。同样地，第二馈电柱22与第二支路端口的电性连接方式为焊接方式连接成一体，或者例如卡接、铆接、螺钉等机械连接组合在一起，在此不进行限定。

请再参阅图1至图3，进一步地，辐射单元30、第一馈电柱21与第二馈电柱22为一体化结构。具体而言，辐射单元30、第一馈电柱21与第二馈电柱22通过压铸成型，或者通过锻压成型，或者通过焊接组装连接。如此，将辐射单元30、第一馈电柱21与第二馈电柱22形成一个整体，并以贴片的形式装设于底板10上，生产工艺简单，容易制造，生产效率较高。本实施例中，辐射单元30、第一馈电柱21与第二馈电柱22均为金属件并采用压铸一体成型，如此，生产工艺简单，容易制造，生产效率较高。

当然作为一个可选的方案，辐射单元30、第一馈电柱21与第二馈电柱22也可以采用卡接、铆接、螺钉等等机械方式组装连接在一起。此外，辐射单元30也不限于采用金属件压铸成型得到，也可以例如先提供介质板，并在介质板镀设金属层的方式得到，在此不进行限定。

请再参阅图1至图3，在一个实施例中，辐射单元30上设有位于第一辐射臂31与第二辐射臂32之间的两个第一缝隙34，两个第一缝隙34相互交叉设置呈十字缝隙35。如此，一方面，十字形状的缝隙具有加强辐射的效果：在天线单元工作时，十字缝隙35也产生辐射，其辐射场会在天线的极化方向上矢量叠加，形成+-45°极化电磁波辐射方向图，提升增益指标。另一方面，能延长辐射单元30上的电长度，并使得宽频带低剖面天线单元轻量化。

进一步地，第一缝隙34的两个相对侧壁均设有齿口341，且第一缝隙34的其中一侧壁的齿口341与另一相对侧壁的齿口341关于第一缝隙34的中心线对称设置。如此，能进一步延长辐射单元30上的电长度，并使得宽频带低剖面天线单元轻量化。具体而言，第一缝隙34的侧壁上的齿口341形状及数量均不进行限制，例如可以是一个齿口341、两个齿口341、三个齿口341、四个齿口341或其它数量齿口341，再例如齿口341可以是方形齿口341、半圆形齿口341、半椭圆形齿口341等等。

请再参阅图1至图3，在一个实施例中，第一辐射臂31远离于辐射单元30中心的部位上与第二辐射臂32远离于辐射单元30中心的部位上均设有第二缝隙36。进一步地，第二缝隙36为L形缝隙或弧形缝隙。当然，第二缝隙36也可以是其它形状的缝隙，可以根据实际工艺需求进行设置，在此不进行限定具体形状。如此，该第二缝隙36可以延长辐射单元30上的电长度，即能延长电流路径以实现小型化，还能减少两个极化的共同体，达到改善天线单元自隔离的效果，同时也有利于天线单元轻量化。

请再参阅图1至图3，在一个具体的实施例中，第二缝隙36例如设置于第一辐射臂31远离于辐射单元30中心的角部部位，第二缝隙36还例如设置于第二辐射臂32远离于辐射单元30中心的角部部位。此外，四个第二缝隙36关于辐射单元30中心对称设置。任意相邻两个第二缝隙36为轴对称设置。

请再参阅图1至图3，在一个实施例中，第一辐射臂31、第二辐射臂32相对于金属地层13的倾斜角度均为a，a为9°-16°。如此，倾斜状的辐射单元30从中心到边沿到金属地层13的高度不同,导致辐射单元30与金属地层13之间的电容效应也不同,就会直接影响辐射臂与金属地层13之间的耦合强度。由于不同频率对应不同的电长度,倾斜高度渐变的贴片,与金属地层13之间的耦合强度随频率表现平滑,从而能够拓展带宽,影响天线辐射强度。此外，不仅用于拓展带宽，还能缩小宽频带低剖面天线单元的口径，同时由于可以降低四个馈电结构20的高度，使得宽频带低剖面天线单元体积小型化与轻量化。

进一步地，当a为10°时，宽频带低剖面天线单元的带宽是最宽,当a大于10°时,随着a逐渐变大，宽频带低剖面天线单元的带宽会逐渐变窄,但频带中心附近的阻抗匹配性能会更优；当a小于10°时,随着a逐渐变小，频带中心位置的阻抗匹配会变差,会分裂成两个比较窄的频带；当a为16°时，并随着a逐渐变大时，将导致宽频带低剖面天线单元的整体高度变大，使得体积增大。本实施例中，a具体例如为10°-11°，最佳为10°，如此能实现宽频带低剖面天线单元的带宽是最宽，同时频带中心附近的阻抗匹配性能能得以保障。

具体而言，参照附图3所示，宽频带低剖面天线单元的工作频带中心频点例如为3.82GHz,波长λ相应为78.53mm。此外，馈电结构20的高度h具体例如为7.3mm,相当于0.093λ。辐射单元30下表面相对于金属地层13的上表面的最大间距S例如为10.3mm,相当于0.131λ。辐射单元30下表面相对于金属地层13的上表面的平均间距约为0.11λ，远小于传统偶极子要求的0.25λ。

在一个实施例中，一种嵌套天线阵列，嵌套天线阵列包括上述任一实施例宽频带低剖面天线单元，嵌套天线阵列还包括设置于底板10上的低频振元，低频振元与宽频带低剖面天线单元的辐射单元30及馈电结构20嵌套设置。

上述的嵌套天线阵列，一方面，低频振元与宽频带低剖面天线单元的辐射单元30及馈电结构20嵌套设置，能缓和阵列面空间的拥挤状况，充分利用垂直面上的空间；结构简单，成本经济。另一方面，由于包括了上述的宽频带低剖面天线单元，因此由于辐射单元30的下表面与金属地层13的上表面的间距S小于0.15λ，也就是说间距S相对较小，远小于传统的0.25λ，与金属地层13之间存在较强的电耦合效应(电容效应),本质上相当于贴片缝隙天线，也即倾斜状的辐射单元30从中心到边沿到金属地层13的高度不同,导致辐射单元30与金属地层13之间的电容效应也不同,就会直接影响辐射臂与金属地层13之间的耦合强度。由于不同频率对应不同的电长度,倾斜高度渐变的贴片,与金属地层13之间的耦合强度随频率表现平滑,从而能够拓展带宽,影响天线辐射强度。此外，两个第一辐射臂31与两个第二辐射臂32分别位于四个象限，均以辐射单元30中心为原点以一定倾斜角朝外辐射，呈现一种倒伞状，辐射臂与金属地层13的关系呈现一种渐变结构，不仅用于拓展带宽，还能缩小宽频带低剖面天线单元的口径，同时由于可以降低四个馈电结构20的高度，使得宽频带低剖面天线单元体积小型化与轻量化。

在一个实施例中，一种双极化阵列天线，双极化阵列天线包括上述任一实施例宽频带低剖面天线单元。

上述的双极化阵列天线，一方面，辐射单元30采用相对于金属地层13倾斜设置的第一辐射臂31与第二辐射臂32,倾斜后的第一辐射臂31与第二辐射臂32对不同频率具有渐变式的反射路径(对于高频反射路径较短,对于低频反射路径较长),使底板的反射波与辐射单元30直接辐射的电磁波在更宽频域实现同相叠加,达到辐射增强的效果。另一方面，由于辐射单元30的下表面与金属地层13的上表面的间距S小于0.15λ，也就是说间距S相对较小，远小于传统的0.25λ，与金属地层13之间存在较强的电耦合效应(电容效应),本质上相当于贴片缝隙天线，也即倾斜状的辐射单元30从中心到边沿到金属地层13的高度不同,导致辐射单元30与金属地层13之间的电容效应也不同,就会直接影响辐射臂与金属地层13之间的耦合强度。由于不同频率对应不同的电长度,倾斜高度渐变的贴片,与金属地层13之间的耦合强度随频率表现平滑,从而能够拓展带宽,影响天线辐射强度。此外，两个第一辐射臂31与两个第二辐射臂32分别位于四个象限，均以辐射单元30中心为原点以一定倾斜角朝外辐射，呈现一种倒伞状，辐射臂与金属地层13的关系呈现一种渐变结构，不仅用于拓展带宽，还能缩小宽频带低剖面天线单元的口径，同时由于可以降低四个馈电结构20的高度，使得宽频带低剖面天线单元体积小型化与轻量化。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

Claims (12)

1.一种宽频带低剖面天线单元，其特征在于，所述宽频带低剖面天线单元包括：

底板；

馈电结构与辐射单元，所述辐射单元通过所述馈电结构与所述底板的馈电线路电性连接，所述辐射单元包括两个第一辐射臂与两个第二辐射臂，两个所述第一辐射臂与两个所述第二辐射臂正交极化设置，所述第一辐射臂与所述第二辐射臂均相对于所述底板倾斜设置，所述第一辐射臂靠近于所述辐射单元中心的部位相对靠近于所述底板，所述第一辐射臂远离于所述辐射单元中心的部位相对远离于所述底板，所述第二辐射臂靠近于所述辐射单元中心的部位相对靠近于所述底板，所述第二辐射臂远离于所述辐射单元中心的部位相对远离于所述底板，所述辐射单元的下表面与所述底板的金属地层的上表面的间距为S，宽频带低剖面天线单元的工作频带中心频点所对应的波长为λ，间距S与波长λ满足关系式：0.06λ<S<0.15λ。

2.根据权利要求1所述的宽频带低剖面天线单元，其特征在于，所述馈电结构包括两个第一馈电柱与两个第二馈电柱；两个所述第一馈电柱与两个所述第一辐射臂一一对应设置，两个所述第二馈电柱与两个所述第二辐射臂一一对应设置；所述第一辐射臂通过所述第一馈电柱与所述馈电线路电性连接，所述第二辐射臂通过所述第二馈电柱与所述馈电线路电性连接。

3.根据权利要求2所述的宽频带低剖面天线单元，其特征在于，相邻的所述第一辐射臂与所述第二辐射臂关于所述第一辐射臂与所述第二辐射臂的临界线对称设置；两个所述第一馈电柱分别对应设于两个所述第一辐射臂的对角线上，两个所述第二馈电柱分别对应设于两个所述第二辐射臂的对角线上。

4.根据权利要求2所述的宽频带低剖面天线单元，其特征在于，所述馈电线路包括第一极化差分馈电线与第二极化差分馈电线；所述第一极化差分馈电线设有第一合路端口与两个第一支路端口，所述第一合路端口用于接入第一极化信号，两个所述第一支路端口的相位差为180°，两个所述第一支路端口分别与两个所述第一馈电柱对应电性连接；所述第二极化差分馈电线设有第二合路端口与两个第二支路端口，所述第二合路端口用于接入第二极化信号，两个所述第二支路端口的相位差为180°，两个所述第二支路端口分别与两个所述第二馈电柱对应电性连接。

5.根据权利要求2所述的宽频带低剖面天线单元，其特征在于，所述辐射单元、所述第一馈电柱与所述第二馈电柱为一体化结构。

6.根据权利要求1所述的宽频带低剖面天线单元，其特征在于，所述辐射单元上设有位于所述第一辐射臂与所述第二辐射臂之间的两个第一缝隙，两个所述第一缝隙相互交叉设置呈十字缝隙。

7.根据权利要求6所述的宽频带低剖面天线单元，其特征在于，所述第一缝隙的两个相对侧壁均设有齿口，且所述第一缝隙的其中一侧壁的齿口与另一相对侧壁的齿口关于所述第一缝隙的中心线对称设置。

8.根据权利要求1所述的宽频带低剖面天线单元，其特征在于，所述第一辐射臂远离于所述辐射单元中心的部位上与所述第二辐射臂远离于所述辐射单元中心的部位上均设有第二缝隙；所述第二缝隙为L形缝隙或弧形缝隙。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的宽频带低剖面天线单元，其特征在于，所述第一辐射臂、所述第二辐射臂相对于所述金属地层的倾斜角度均为a，a为9°-16°。

10.根据权利要求9所述的宽频带低剖面天线单元，其特征在于，所述a为10°-11°。

11.根据权利要求1至8任意一项所述的宽频带低剖面天线单元，其特征在于，所述馈电网络板包括介质层，所述馈电线路设于所述介质层的其中一表面上，所述金属地层设于所述介质层的另一表面上。

12.一种双极化阵列天线，其特征在于，所述双极化阵列天线包括如权利要求1至10任意一项所述的宽频带低剖面天线单元。

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