CN1139144C - 一种带有多层结构的天线单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能够在卫星通信方式下工作的一种天线单元(101)。该天线单元(101)包括用于发射(102)和接收(103)无线电信号的交错圆形贴片，周期性地安装在第一和第二层中。在第一层中的用于发射贴片(102)安装在第一格子(104)中，而在第二层中的用于接收贴片(103)安装在第二格子(105)中。第一格子(104)与第二格子(105)交错。在第一层中的每个其它用于发射贴片(102)具有在第二层中的对应用于接收贴片(103)，其中每个用于接收贴片(103)以用于接收贴片(103)的中心轴与相应的用于发射贴片(102)的中心轴重合的方式安装。

Description

一种带有多层结构的天线单元
技术领域
本发明涉及带有多层结构和相似类型交错天线元件的天线单元，用于在卫星通信系统中发射和接收无线电信号。
背景技术
一种类型无线电通信是蜂窝移动通信，其中便携无线电单元相互或与固定单元通过地面移动基站通信。通常在接近9000兆赫兹或1800-1900兆赫兹(MHz)频率发射和接收信号的便携无线电单元是公知的，例如移动电话。
现在另一个无线通信类型已经变得重要，即卫星通信。
在不远的将来，我们将预见到通过卫星直接与便携无线电单元通信。卫星能够传到由于缺少必要的蜂窝天线塔，基站或兼容标准使蜂窝通信不能使用地区内的便携无线电单元。这种卫星通信能够指定2吉赫兹(GHz)频带和20/30GHz频带。具有高数据率(64kbps和2Mbps)的几个系统正在计划阶段。
该系统的卫星可以是不同类型的，诸如GEO(对地静止地球轨道)，ICO(中间圆形轨道)，LEO(低地球轨道)或HEO(高椭圆轨道)。
因为蜂窝天线通常为线性极化而卫星天线通常为圆极化，所以认为对于蜂窝和卫星方式通信，不同类型的天线是必须的。进一步的区别在于卫星通信方式涉及方向性元件，其中当便携无线电单元上的卫星天线指向卫星时可增加链路余量，而蜂窝通信方式通常不具有这种方向性元件。因此，卫星天线结构是非常重要的。
具有公开号码5434580的美国专利描述了多频率辐射阵列天线，该天线包括带有第一类微带贴片辐射元件和第二类导线辐射元件的复合元件。这些导线辐射元件穿过每个微带贴片辐射元件中的孔连接到同轴电缆上。该发明的目的是在卫星上提供带有用两个不同类型的辐射单元的单一物理表面的天线以节省重量和空间。
该阵列天线包括额外导线辐射元件安放在围绕复合元件的六角形或正方形格子中。
带有公开号码8213835的日本专利描述了为两个频率共同使用的天线。该天线包括第一和第二圆形贴片天线。该第二贴片天线在第一贴片天线之上同轴安装。在天线之间安装了电介质层。在第一贴片天线之下安装了带有接地导体和滤波器元件的另一个电介质层。该天线的目的是提供在发射和接收信号之间的高度绝缘而没有任何额外大尺寸和贵重的信号绝缘装置例如天线共用器。
带有公开号码7321548的日本专利描述了微带天线。该天线包括在层结构中的圆盘贴片天线，环形贴片天线和带有缝隙的接地导体。
该天线的目的是提供在发射和接收信号之间的高度绝缘。
带有公开号码5561434的美国专利描述了双频带相控阵天线，包括第一和第二类天线。第一类天线具有网格天线元件用于较低频率。第二类天线是用贴片阵列作为天线元件用于较高频率的天线成行和列安装。在第一天线中的网格天线元件对于来自第二天线中贴片的较高频率是可穿透的。
带有公开号码4903033的美国专利描述了平面双正交极化天线带有在第一电介质上的辐射贴片。接地板安装在第一电介质之下带有两个相互成直角的延长耦合孔径。
带有无孔径调谐元件的一个或两个调谐层可以插入在第一电介质和接地板之间，为扩大和调谐该天线的带宽。
带有公开号码4-40003的日本专利描述了带有矩形贴片的两频带阵列天线。该贴片使用两个正交极化波共同工作在高和低频带。用于高频带的贴片安装在一个电介质上，而该电介质依次安装在用于低频带的贴片上。每个用于低频带的贴片安装在用于高频带的贴片下。
如同在此所见，在这些专利中所公开的每个天线与本发明的卫星天线在结构上不同。
发明内容
本发明解决了有关天线单元的大量问题。
如果天线单元的面积不得不限制到无线电单元的几何尺寸，天线单元与无线电单元中发射和接收装置的集成是一个问题。
如果天线单元的面积被限制和/或是非平面的，获得高天线方向性是另一个问题。
如果天线单元必须利用其发射和接收波束搜索，跟踪和追随远方卫星，会出现另一个问题。
这要求发射和接收装置具有可转动波束，该波束指向基本上相同的方向。
另一个问题是给出尽可能好的装置用于天线单元发射和接收频带的独立选择，例如用于发射和接收装置的天线元件数量和天线元件安装在其中的格子。
当对/来自天线单元的无线电信号由于低输出功率或由于无线电波传播路径中有衰减而减弱时会出现另一个问题。这需要带有额外链路余量的无线电单元天线高增益。
当用于发射和接收的频率必须很宽地隔开时会出现另一个问题。这需要用于发射和接收的天线元件的数量和尺寸必须是灵活的。
当发射或接收波束具有较高频率时会出现另一个问题，其中带有较高频率的波束承受比其它波束高的路径损耗。
这需要发射和接收装置安装在基本上相同的几何面积内。
根据上述问题，本发明的主要目的是提供能够工作在卫星通信方式下的天线单元。
本发明的另一个目的是提供能够集成到便携无线电单元中的天线单元，其中所述天线与无线电单元机壳共型。
本发明的另一个目的是提供天线单元，其中该天线的发射和接收装置共享相同的孔径和具有基本上相等的扫描体积(scan volume)。
本发明的另一个目的是提供天线单元，带有指向基本上相同方向的用于发射和接收的可转动天线波束。
本发明的另一个目的是提供天线单元，该天线单元能够切换其天线波束方向而不用任何机械装置。
本发明的另一个目的是提供高方向性的天线单元。
本发明的另一个目的是提供天线单元，该天线单元在便携无线电单元几何尺寸限制范围内能够获得高天线增益以增加链路预算的余量。
按照本发明，公开了带有接收和发射装置的一种天线单元。该天线单元包括带有在多层结构中的辐射元件的两个相控阵天线。
具体地，本发明公开了一种天线单元带有用于发射和接收无线电信号的多层结构，包括：第一和第二阵列天线；第一层带有安装在第一格子中的多个天线元件；第二层带有安装在第二格子中的多个天线元件；导电材料的第三层，它形成一个接地板；安装在所述第一和第二层之间的第一电介质层；安装在所述第二和第三层之间的第二电介质层；其中所述天线单元的发射和接收波束可以被电控转动；特征在于所述第一和第二阵列天线以周期性多层结构镶嵌在所述天线单元中，其中作为所述第一阵列天线一部分的所述第一格子与作为所述第二阵列天线一部分的所述第二格子交错，和其中每个天线单元被连接到一个用于提供高天线方向性的波束形成网络，和其中在第一层中的天线元件多于在第二层中的。
更具体地，该天线单元包括两个交错相控阵天线，带有以周期性地可变化的多层结构的相似类型的辐射元件，例如贴片或缝隙。至/离该阵列的接收和发射波束被电转动并指向基本上相同方向。
本发明的优点在于该天线单元可以安装在受限制的非平面天线单元面积上并仍获得高天线方向性。
其它优点是对于发射和接收装置近似相同的扫描体积和该天线单元的发射和接收波束指向近似相同的方向。
另一个优点在于该天线单元可以建立足够尖锐的波束以选择几个空间卫星中的一个，这些卫星从地面上的该天线单元位置可以观察到。
另外的优点在于该天线单元没有可能损坏的可移动部件，该天线单元波束是可转动的，高方向性的，和它们具有发射和接收高增益。
附图说明
本发明的这些上述目的和其它特征通过结合附图并参照下列说明将更加清楚。
图1是根据本发明天线单元第一实施例的图。
图2a-c是根据图1的天线单元的截面图。
图3是贴片第一图形的图解。
图4是贴片第二图形的图解。
图5是根据图4图形的一部分的图。
图6是根据本发明天线单元的第二实施例的图。
图7a-c是根据图6的天线单元的截面图。
图8是缝隙图形的图解。
图9是带有波束形成网络的天线单元的截面图。
具体实施方式
图1说明了根据本发明的圆极化天线单元101的第一实施例的图。该天线单元101包括第一和第二相控阵天线，带有圆形贴片作为辐射天线元件。该相控阵天线200a，200b相互交错并镶嵌在天线单元101内的多层结构中，分别在图2b-c中说明。
相控阵天线通常包括相似类型的单独天线元件，一般有规则地分布在天线表面。每个单独天线元件连接到波束形成网络，其中元件间相移被设置为预定值给出所需要的辐射图。
第一相控阵天线200a包括用于发射的贴片102，安装在第一格子104中。第二相控阵天线200b包括用于接收贴片103，安装在第二格子105中。图1表示对于第一和第二格子第一图形的实例。用于接收贴片103以虚线表示，它们与用于发射贴片102在不同层中。在图1中分别用点划线104，105表示第一和第二格子。
用于发射贴片102小于但数量多于用于接收贴片103，因为用于发射无线电信号频率高于用于接收无线电信号频率。
用于接收贴片103可以另一种方式用于发射，而用于发射贴片102可以用于接收，如果所接收无线电信号频率高于所发射无线电信号频率。
根据沿图1中所示A-A线截面图的图2a，带有用于发射贴片102的第一格子104安装在第一层204中，而带有用于接收贴片103的第二格子105安装在第二层205中。在第一和第二层204，205之间分别安装了第一电介质体201。包括导电材料的接地板203安装在第三层206中。在第二和第三层205，206之间分别安装了第二电介质体202。
第一层204中的用于发射贴片102的每个具有第一中心轴C1a分别穿过所述第一，第二和第三层204，205，206垂直延伸。第二层205中用于接收贴片103的每个具有第二中心轴C2a分别穿过所述第一，第二和第三层204，205，206垂直延伸。
图2b表示第一相控阵天线200a与第二相控阵天线200b交错。在第三层206中的接地板203的部件用虚线表示，这些部件不属于第一阵列天线200a。
图2c表示第二相控阵天线200b与第一相控阵天线200a交错。第一相控阵天线200a的用于发射贴片102用虚线表示，它们不是第二阵列天线200b的部件。在第三层206中的接地板203和第一电介质体201分别对于两个阵列天线200a，200b是公共的。图3表示第一和第二格子104，105的第一实例的一部分，分别形成第一图形其中第一层204中的四个用于发射贴片302a-d安装成正方形301。它们的每个中心轴C1a位于正方形301的角上。贴片302a是第一用于发射贴片与第一格子104中的第四用于发射贴片302d对角安装。该正方形301在该图中用虚线表示。沿正方形301的一边从一个中心轴C1a到另一个中心轴C1a的距离d1以公知方式由发射频率确定以避免产生栅状波瓣。
在第二格子105中的第一用于接收贴片303a以第一贴片303a的中心轴C2a与第一用于发射贴片302a的中心轴C1a重合的方式安装在第二层205中，见图2a。在第二格子105中的第二用于接收贴片303b以第二贴片303b的中心轴C2a与第四用于发射贴片302d的中心轴C1a重合的方式安装在第二层205中。
根据下列说明，用于发射贴片302a-d与用于接收贴片303a-b限定各种发射和接收节点：
在第一格子104中的第一用于发射贴片302a限定第一发射节点；
在第一格子104中的第四用于发射贴片302d限定第四发射节点；
在第二格子105中的第一用于接收贴片303a限定第一接收节点；
在第二格子105中的第二用于接收贴片303b限定第二接收节点；
在第一层204中的第一格子104的第一发射节点和在第二层205中的第二格子105的第一接收节点分别对于天线单元101中的两个相控阵天线200a，200b限定了第一公共节点304a。
在第一层204中的第一格子104的第四发射节点和在第二层205中的第二格子105的第二接收节点分别对于天线单元101中的两个相控阵天线200a，200b限定了第二公共节点304b。
用于发射贴片302a-d在第一层204中分别对于第一相控阵天线200a起驱动贴片的作用。用于接收贴片303a和303b在第二层205中对于第二相控阵天线200b起驱动贴片的作用。分别在第一和第二公共节点304a，304b中，在第一层204中的用于发射贴片303a，303b对于在第二层205中的分别用于接收贴片303a，303b分别起寄生元件的作用。接地板203在第三层206中对于天线单元101中的两个相控阵天线200a，200b分别起接地板203的作用。
根据图3，第一和第二格子104，105的第一图形如图1所见分别在整个天线单元101中重复。这意味着所述第一和第二格子104，105分别以第二格子105中的每个用于接收贴片103与第一格子104中的所有其它用于发射贴片102形成公共节点106的方式相互交错。
在第一层204中的用于发射贴片102与在第二层中的用于接收贴片103分别安排在两个交错格子104，105中，由此构成天线单元101中的周期性多层结构(在天线单元101内贴片数量按周期方式改变。)
在天线单元101中分别交错的格子104，105使得分别对于第一和第二相控阵天线200a，200b的不同波长采用矩形，三角形，五角形或六角形构成第一格子104成为可能。
图4表示第一和第二格子404，405的第二实例，分别带有圆形贴片作为在天线单元101中的辐射天线元件402，403。
图5表示分别形成第二图形的第一和第二格子404，405第二实例的一部分。在第一层204中的第一格子404具有以每个中心轴C1a位于六角形501角上的方式安装在统一六角形501中的六个用于发射贴片502a-f(一个六角形格子)。在该图中六角形501用虚线表示。一个用于发射的中心贴片502g安装在六角形501中间。
沿六角形501一边从中心轴C1a到另一个中心轴C1a的距离d2以公知方式由发射频率确定以避免产生栅状波瓣。
在第二格子405中的第一用于接收贴片503a以第一贴片503a的中心轴C2a与用于发射的中心贴片502g的中心轴C1a重合的方式安装在第二层205中。
用于发射的中心贴片502g限定了在第一格子404中的第一发射节点。
第一用于接收贴片503a限定了在第二格子405中的第一接收节点。
在第一层204中的第一格子404的第一发射节点和在第二层205中的第二格子405的第一接收节点分别对于在天线单元101中的两个相控阵天线200a，200b限定了公共节点504。
在第一层204中的用于发射贴片502a-g对于第一相控阵天线200a分别起驱动贴片的作用。在第二层205中的用于接收贴片503a对于第二相控阵天线200b起驱动贴片的作用。在公共节点504中在第一层204中的用于发射贴片502g对于第二层205中的用于接收贴片503a起寄生元件的作用。在第三层206中的接地板203分别对于天线单元101中的两个相控阵天线200a，200b起接地板203的作用。
根据图5第一和第二格子404，405的第二图形分别在整个天线单元101中以用于发射贴片402的三个相邻六角形501具有一个公共贴片406的方式重复，见图4。
分别在天线单元101中交错的格子404，405使得分别对于第一和第二相控阵天线200a，200b的不同波长采用矩形，三角形，五角形或六角形图形构成第一格子404成为可能。
在天线单元101中用于发射和接收贴片的形状可以是例如圆形或矩形。矩形形状的贴片没有在任何图中表示。
图6说明了根据本发明圆极化天线单元601的第二实例的图。该天线单元601包括第一和第二相控阵天线，带有十字形缝隙作为辐射天线元件。该相控阵天线700a，700b分别在图7b-c中说明，并相互交错和镶嵌在天线单元600内的多层结构中。
第一相控阵天线700a包括安装在第一格子604中的用于接收缝隙603。
第二相控阵天线700b包括安装在第二格子605中的用于发射缝隙602。
图6表示第一和第二格子图形的实例。在图6中第一和第二格子分别用点划线604，605表示。
在第二格子605中的用于发射的十字形缝隙602以虚线表示，它们与在第一格子604中的用于接收缝隙603在不同层。
在第一格子604中的每个用于接收缝隙603安装在有限面积的矩形接地板606的中心。这意味着有与矩形接地板606相同数量的缝隙603。该矩形接地板606在电磁上足够大，但是足够小到可安装在第一格子604内。
用于发射缝隙602小于而在数量上多于用于接收缝隙603，因为用于发射无线电信号的频率高于所接收无线电信号的频率。
如果所接收无线电信号频率高于所发射无线电信号频率，用于接收缝隙603可以另一种方式用于发射和用于发射缝隙602可以用于接收。
接地板606可以具有其它形状而非矩形，例如圆形。
在天线单元601中用于发射和接收缝隙可以具有其它形状而非十字形，例如安装在正交对中的线形缝隙。根据沿图6中所示的B-B线的截面图的图7a，带有用于接收缝隙603的第一格子604安装在第一层702中，而带有用于发射缝隙602的第一格子605安装在导电第二层703中。
在第一和第二层702，703之间分别安装了第一电介质体201。包括导电材料的接地板203安装在第三层704中。在第二层和第三层703，704之间分别安装了第二电介质体202。
在第一层702中的每个用于接收缝隙603具有第二中心轴C2b分别穿过所述第一，第二和第三层702，703，704垂直延伸。在第二层703中的每个用于发射缝隙602具有第一中心轴C1b分别穿过所述第一，第二和第三层702，703，704垂直延伸。
图7b表示与第二相控阵天线700b交错的第一相控阵天线700a，其中带有用于发射缝隙602的导电第二层703在第二相控阵天线700b中起没有被该缝隙602干扰的实心接地板的作用。第二相控阵天线700b的剩余部分是虚线。
图7c表示与第一相控阵天线700a交错的第二相控阵天线700b，其中第一相控阵天线700a的用于接收缝隙603是虚线。
图8表示分别形成图形的第一和第二格子604，605实例的一部分，其中在第二层703中的4个用于发射缝隙802a-d安装成正方形801。它们的每个中心轴C1b位于正方形801的角上。第一用于发射缝隙802a与天线单元601的第二格子605中的第四用于发射缝隙802d成对角安装。该正方形在图中用虚线表示。
沿正方形801一边从一个中心轴C1b到另一个中心轴C1b的距离d3以公知方式由发射频率确定以避免产生栅状波瓣。
第一格子604中的第一用于接收缝隙803a以第一用于发射缝隙803a的中心轴C2b与第二层703中的缝隙802a的中心轴C1b重合的方式安装在第一层702中，见图7a。
见图8，第二用于接收缝隙803b以第二缝隙803b的中心轴C2b与第二层703中的第四用于发射缝隙802d的中心轴C1b重合的方式安装在第一层702中。
根据下列说明用于发射缝隙802a-d和用于接收缝隙803a-b限定各种发射和接收节点：
在第二格子605中的第一用于发射缝隙802a限定第一发射节点；
在第二格子605中的第四用于发射缝隙802d限定第四发射节点；
在第一格子604中的第一用于接收缝隙803a限定第一接收节点；
在第一格子604中的第二用于接收缝隙803b限定第二接收节点；
在第一格子604中第一接收节点和在第二格子605中第一发射节点限定了分别对于天线单元601中的两个相控阵天线700a，700b的第一公共节点。
在第一格子604中的第二接收节点和在第二格子605中的第四发射节点限定了分别对于天线单元601中的两个相控阵天线700a，700b的第二公共节点。
在第一层702中的用于接收缝隙803a和803b对于第一相控阵天线700a起驱动缝隙的作用。在第二层703中的用于发射缝隙802a-d对于第二相控阵天线700b具有作为驱动缝隙的第一功能，和对于第一相控阵天线700a的低于发射频率的接收频率具有作为接地板的第二功能。其中安装了用于发射缝隙802a-802d的导电第二层205对于天线单元601中的第一相控阵天线700a起单一接地板的作用。
在第三层中的接地板203对于天线单元601中的第二相控阵天线700b起单一接地板203的作用。
根据图8第一和第二格子604，605的图形分别在整个天线单元601中重复，如图6所见。这意味着如图7a所见在第一格子604中的每个用于接收缝隙603与在第二格子605中的所有其它用于发射缝隙602形成公共节点607。
在第一层702中的用于接收缝隙603和在第二层703中的用于发射缝隙602安装在两个交错的格子中，这在天线单元601中构成了周期性多层结构。
在天线单元601中的交错格子604，605分别使得对于第一和第二相控阵天线700a，700b的不同波长分别采用矩形，三角形，五角形或六角形图形构成第二格子605成为可能。
根据图8，在天线单元601中缝隙之间的尺寸和距离以公知的方式由发射和接收频率确定以避免产生栅状波瓣。
本发明天线单元101和601的每个包括波束形成网络以公知方式对/来自天线单元101中贴片和缝隙的RF(射频)功率进行分配。
图9说明了分别连接到相应天线单元101，601的辐射元件903和904的两个模拟相位延迟波束形成网络901a，901b的实例。图中的符号表示相位被改变。
波束形成也可以由在IF或基带频率级上数字信号处理实现。
天线单元101和601可以如同实例用于大约10GHz的频率。
作为传输和频带及这些频带间的比值的实例，可以提出20和30GHz频带分别用于接收和发射，这给出频带之间的比值为1.5。

Claims (27)

1.一种天线单元(101)带有用于发射和接收无线电信号的多层结构，包括：
第一(200a；700a)和第二(200b；700b)阵列天线；
第一层(204；702)带有安装在第一格子(104，404；604)中的多个天线元件(102，302a-d，402，502a-g；603，803a-b)；
第二层(205；703)带有安装在第二格子(105，405；605)中的多个天线元件(103，303a-b，403，503a；602，802 a-d)；
导电材料的第三层(206；704)，它形成一个接地板(203)；
安装在所述第一(204；702)和第二(205；703)层之间的第一电介质层(201)；
安装在所述第二(205；703)和第三(206；704)层之间的第二电介质层(202)；
其中所述天线单元(101；601)的发射和接收波束可以被电转动；
特征在于所述第一(200a；700a)和第二(200b；700b)阵列天线以周期性多层结构镶嵌在所述天线单元(101；601)中，其中作为所述第一阵列天线(200a；700a)一部分的所述第一格子(104；604)与作为所述第二阵列天线(200b；700b)一部分的所述第二格子(105；605)交错，和其中每个天线单元被连接到一个用于提供高天线方向性的波束形成网络，和其中在第一层中的天线元件多于在第二层中的。
2.如权利要求1中所述的一种天线单元，
特征在于所述第一(200a；700a)和第二(200b；700b)阵列天线是相控阵天线，并且其中在第二层中的所述天线元件(103，303a-b，403，503a；603，803a-b)与在第一层中的所述天线元件(102，302a-d，402，502a-g；602，802a-d)是贴片或缝隙类型。
3，如权利要求1或2中所述的一种天线单元，
特征在于第一层中的所述天线元件(102，302a-d，402，502a-g)是导电材料的贴片并具有第一中心轴(C1a)穿过所述第一(204)、第二(205)和第三(206)层垂直延伸。
4.如权利要求1或2所述的一种天线单元，
特征在于第二层中的所述天线元件(103，303a-b，403，503a)是导电材料的贴片并具有第二中心轴(C2a)穿过所述第一(204)、第二(205)和第三(206)层垂直延伸。
5.如权利要求4中所述的一种天线单元，
特征在于在第二层中的每个所述贴片(103，303a-b，403，503a)以在第二层中的每个所述贴片(103，303a-b，403，503a)的所述第二中心轴(C2a)与所述第一格子(104)中的所有其它所述贴片(302a，302d，502g)的第一中心轴(C1a)重合的方式安装在所述第二格子(105)中。
6.如权利要求1或2所述的一种天线单元，
特征在于配置在第一层中的所述天线元件(102，302a-d，402，502a-g)和在第二层中的所述天线元件(103，303a-b，403，503a)设计得发射和接收圆极化无线电信号。
7.如权利要求1或2所述的一种天线单元，
特征在于在所述第一层(204)中的所述第一格子(104)是矩形格子(104)。
8.如权利要求1或2所述的一种天线单元，
特征在于在所述第一层(204)中的所述第一格子(404)是六角形格子(404)。
9.如权利要求1或2所述的一种天线单元，
特征在于所述天线单元(101)包括波束形成网络(901a-b)。
10.如权利要求1或2所述的一种天线单元，
特征在于在第一层中的所述天线元件(102，302a-d，402，502a-g)打算用于在第一频率上发射和在第二层中的所述天线元件(103，303a-b，403，503a)打算用于在第二频率上接收，其中在所述第一和第二频率之间的比值是在1.2到2.0的范围内。
11.如权利要求1或2所述的一种天线单元，
特征在于在第一层中的所述贴片(102，302a-d，402，502a-g)和在第二层中的所述贴片(103，303a-b，403，503a)在形状上为圆形。
12.如权利要求1或2所述的一种天线单元，
特征在于在第一层中的所述贴片(102，302a-d，402，5 02a-g)和在第二层中的所述贴片(103，303a-b，403，503a)在形状上为矩形。
13.如权利要求1或2中所述的一种天线单元，
特征在于在第二层(703)中的所述天线元件(602，802a-d)是缝隙，该层是导电的和所述缝隙(602，802a-d)具有第一中心轴(C1b)穿过所述第一(702)、第二(703)和第三(704)层垂直延伸。
14.如权利要求1或2中所述的一种天线单元，
特征在于在第一层中的所述天线元件(603，803a-b)是具有第二中心轴(C2b)穿过所述第一(702)、第二(703)和第三(704)层垂直延伸的缝隙。
15.如权利要求14中所述的一种天线单元，
特征在于所述第一层(702)包括多个尺寸受限制的接地板(606)，其中每个所述接地板(606)包括一个第一层的所述缝隙(603，803a-b)。
16.如权利要求14中所述的一种天线单元，
特征在于在第一层(702)中的每个所述缝隙(603，803a-b)以每个所述缝隙(603，803a-b)的所述第二中心轴(C2b)与所述第二格子(605)中的所有其它缝隙(802a，802d)所述的第一中心轴(C1b)重合的方式安装。
17.如权利要求14中所述的一种天线单元，
特征在于在第二层中的所述缝隙(602，802a-d)是成正交对安装的线形缝隙。
18.如权利要求14中所述的一种天线单元，
特征在于在第一层中的所述缝隙(603，803a-b)是成正交对安装的线形缝隙。
19.如权利要求14中所述的一种天线单元，
特征在于在第二层中的所述缝隙(602，802a-d)是十字状。
20.如权利要求14中所述的一种天线单元，
特征在于在第一层中的所述缝隙(603，803a-b)是十字形状。
21.如权利要求14中所述的一种天线单元，
特征在于其中安装了第一层的每个所述缝隙(603，803a-b)的所述接地板(606)在形状上为矩形。
22.如权利要求14中所述的一种天线单元，
特征在于其中安装了第一层的每个所述缝隙(603，803a-b)的所述接地板(606)在形状上为圆形。
23.如权利要求1或2中所述的一种天线单元，
特征在于配置在第二层中的所述天线元件(602，802a-d)和在第一层中的所述天线元件(603，803a-b)以发射和接收圆极化无线电信号。
24.如权利要求1或2中所述的一种天线单元，
特征在于在所述第一(702)和第二(703)层中的所述第一(604)和第二(605)格子是矩形格子。
25.如权利要求1或2中所述的一种天线单元，
特征在于在所述第二层(703)中的所述第二格子(605)是六角形格子。
26.如权利要求1或2中所述的一种天线单元，
特征在于所述天线单元(601)包括波束形成网络(901a-b)。
27.如权利要求1或2中所述的一种天线单元，
特征在于配置在第二层中的所述天线元件(602，802a-d)用于在第一频率上发射和配置在第一层中的所述天线元件(603，803a-b)用于在第二频率上接收，其中在所述第一和第二频率之间的比值是在1.2到2.0的范围内。
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