CN115714273A - 多频天线结构 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种多频天线结构，包括第一天线单元、第二天线单元、反射板、所述第一天线单元的第一寄生结构；第一天线单元和第二天线单元的工作频段不同，工作频段高的天线单元与反射板的距离小于工作频段低的天线单元与反射板的距离；第一天线单元和第二天线单元相邻，第一天线单元和第二天线单元的距离小于两者中最小工作频段的0.5倍真空波长，第一天线单元与第一寄生结构的距离小于第一天线单元的工作频段的0.5倍真空波长，第二天线单元与第一寄生结构的距离小于第二天线单元的工作频段的0.5倍真空波长。从而可以优化第一天线单元的方向图出现的极化抑制比恶化等问题，且不会对第二天线单元的性能造成明显影响。

Description

多频天线结构
本申请是申请号为201811615844.1，申请日为2018年12月27日，发明名称为《多频天线结构》的分案申请。
技术领域
本申请涉及天线技术领域，尤其涉及一种多频天线结构。
背景技术
天线的共孔径技术指的是将多个频段的阵列天线共口面排布，基于此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。
在共孔径技术中，由于不同频段的天线单元相互靠近放置，导致天线单元间相互耦合严重，天线单元的方向图指标出现恶化，不满足对天线单元预定的规格要求。图1A为现有技术提供的工作频段为1.7GHz～2.7GHz的天线单元的示意图，其中图1A以两个工作频段为1.7GHz～2.7GHz的天线单元11为例，该天线单元是一种45°和135°的双线极化天线单元。图1B为现有技术提供的工作频段为1.7GHz～2.7GHz的天线单元的方向图，如图1B所示，当只存在一种工作频段的天线单元时，天线单元的增益、波宽、极化抑制比等方向图等指标正常。图1C为现有技术提供的1.7GHz～2.7GHz的天线单元与工作频段为0.7GHz～0.9GHz的天线单元的示意图，其中图1C以存在两个工作频段为1.7GHz～2.7GHz的天线单元11和两个工作频段为0.7GHz～0.9GHz的天线单元12为例，该两种天线单元均是45°和135°的双线极化天线单元，如图1C所示，工作频段为1.7GHz～2.7GHz的天线单元与工作频段为0.7GHz～0.9GHz的天线单元靠近放置时，这种情况下各类天线单元的方向图指标出现不同程度的恶化，典型现象为波宽、增益随频率出现幅度很大的波动、增益随空间方向的变化出现较大起伏，在不同方向上出现跌落(零点)或尖峰(脊点)、极化抑制比出现恶化。例如：图1D为现有技术提供的工作频段为1.7GHz～2.7GHz的天线单元的另一示意图，如图1D所示，加入工作频段为0.7GHz～0.9GHz的天线单元之后，工作频段为1.7GHz～2.7GHz的天线单元的方向图在某些频点出现了极化抑制比恶化(虚线所示交叉极化辐射抬升)、增益跌落等问题。
发明内容
本申请提供一种多频天线结构，从而可以解决某频段天线单元的方向图在某些频点出现的极化抑制比恶化、增益跌落等问题。
第一方面，本申请提供一种多频天线结构，包括：第一天线单元、第二天线单元、反射板、第一天线单元的第一寄生结构；第一天线单元和第二天线单元的工作频段不同，第一天线单元、第二天线单元和第一寄生结构设置在反射板的上方；第一天线单元和第二天线单元中工作频段高的天线单元与反射板的距离小于工作频段低的天线单元与反射板的距离；第一寄生结构包含一个或多个FSS平面构成的，第一寄生结构对第一天线单元呈阻带特性，对第二天线单元呈通带特性；第一天线单元和第二天线单元相邻，且第一天线单元和第二天线单元的距离小于第一天线单元和第二天线单元的工作频段中最小工作频段的0.5倍真空波长，第一天线单元与第一寄生结构的距离小于第一天线单元的工作频段对应的0.5倍真空波长，第二天线单元与第一寄生结构的距离小于第二天线单元的工作频段对应的0.5倍真空波长。
由于第一寄生结构包含一个或多个FSS平面，第一寄生结构对第一天线单元呈阻带特性，对第二天线单元呈通带特性，即该第一寄生结构在第一天线单元的工作频段等效为连续金属导体，在第二天线单元的工作频段等效为真空，就可以获得期望的“靶向”优化功能。从而可以解决第一天线单元的方向图在某些频点出现的极化抑制比恶化、增益跌落等问题，同时不会对第二天线单元的性能造成明显影响。
在一种可能的设计中，第一寄生结构对第一天线单元的反射率大于60％，反射相移位于135度至225度之间，第一寄生结构对第二天线单元的的透射率大于60％，透射相移位于-45度至45度之间。
在一种可能的设计中，当第一寄生结构包含多个FSS平面时，各个FSS平面的结构相同或者不同。
在一种可能的设计中，FSS平面设置在第一天线单元的顶部与反射板之间，且FSS平面与反射板的夹角大于30度。
在一种可能的设计中，FSS平面由多个FSS单元均匀排布形成。从而可以更好的获得期望的“靶向”优化功能。从而可以解决第一天线单元的方向图在某些频点出现的极化抑制比恶化、增益跌落等问题，同时不会对第二天线单元的性能造成明显影响。
在一种可能的设计中，FSS单元是一个封闭环形导体结构或者封闭环形开槽结构。
在一种可能的设计中，封闭环形导体结构包括弯折绕线图形结构；封闭环形开槽结构包括弯折绕线图形结构。这种小型化的FSS单元，从而可以针对第一天线单元的方向图进行“靶向”优化，在优化第一天线单元方向图的同时不影响相邻空间内第二天线单元的方向图。
在一种可能的设计中，弯折绕线图形结构中导体条带或开槽条带的最小宽度小于第一天线单元的最大真空波长的0.02倍。从而可以针对第一天线单元的方向图进行“靶向”优化，在优化第一天线单元方向图的同时不影响相邻空间内第二天线单元的方向图。
在一种可能的设计中，FSS单元是一个非旋转对称结构。从而使得第一寄生结构可以更好的适用于近场区域。
在一种可能的设计中，FSS单元的外形为矩形或者圆形。
在一种可能的设计中，当FSS单元的外形为矩形时，FSS单元的最大边长小于第一天线单元的最大真空波长的0.2倍；当FSS单元的外形为圆形时，FSS单元的直径小于第一天线单元的最大真空波长的0.2倍。
在一种可能的设计中，FSS平面的面积小于第一天线单元的1平方真空波长。
在一种可能的设计中，多频天线结构包括：由多个第一天线单元构成的天线阵列和多个第一寄生结构，多个第一天线单元和多个第一寄生结构一一对应，各个第一天线单元与对应的第一寄生结构之间的距离均相同。
在一种可能的设计中，多频天线结构还包括：第二寄生结构；第二寄生结构设置在反射板的上方，第二寄生结构包含一个或多个FSS平面，第二寄生结构对第一天线单元呈通带特性，对第二天线单元呈阻带特性；第一天线单元与第二寄生结构的距离小于第一天线单元的工作频段对应的0.5倍真空波长，第二天线单元与第二寄生结构的距离小于第二天线单元的工作频段对应的0.5倍真空波长。
在一种可能的设计中，多频天线结构还包括：第三天线单元和第三寄生结构；第三天线单元与第一天线单元和第二天线单元的工作频段均不同，第三天线单元和第三寄生结构设置在反射板的上方；第三寄生结构包含一个或多个FSS平面，第三寄生结构对第三天线单元呈阻带特性，对第一天线单元和第二天线单元呈通带特性，第一寄生结构和第二寄生结构均对第三天线单元呈通带特性。
本申请提供一种多频天线结构，由于寄生结构包含一个或多个FSS平面，寄生结构对需要优化的天线单元呈阻带特性，对其他频段的天线单元呈通带特性，即该寄生结构在希望优化的频段等效为连续金属导体，在不希望影响的频段等效为真空，就可以获得期望的“靶向”优化功能。从而可以解决某频段天线单元的方向图在某些频点出现的极化抑制比恶化、增益跌落等问题。此外，寄生结构的FSS平面可以由多个FSS单元均匀排布形成，从而可以更好的获得期望的“靶向”优化功能。从而可以解决某频段天线单元的方向图在某些频点出现的极化抑制比恶化、增益跌落等问题。进一步地，在本申请中，FSS单元可以是小型化的FSS单元，从而可以针对某一频段的天线单元的方向图进行“靶向”优化，在优化某一频段天线单元方向图的同时不影响相邻空间内工作于其他频段的天线单元的方向图。更进一步地，在本申请中，FSS单元可以采用非旋转对称结构，从而使得寄生结构可以更好的适用于近场区域。
附图说明
图1A为现有技术提供的工作频段为1.7GHz～2.7GHz的天线单元的示意图；
图1B为现有技术提供的工作频段为1.7GHz～2.7GHz的天线单元的方向图；
图1C为现有技术提供的1.7GHz～2.7GHz的天线单元与工作频段为0.7GHz～0.9GHz的天线单元的示意图；
图1D为现有技术提供的工作频段为1.7GHz～2.7GHz的天线单元的另一示意图；
图2A为本申请一实施例提供的高通FSS以及该FSS在不同频率下的透射率的示意图；
图2B为本申请一实施例提供的低通FSS以及该FSS在不同频率下的透射率的示意图；
图2C为本申请一实施例提供的带通FSS以及该FSS在不同频率下的透射率的示意图；
图2D为本申请一实施例提供的带阻FSS以及该FSS在不同频率下的透射率的示意图；
图3A为本申请一实施例提供的多频天线结构的示意图；
图3B为本申请另一实施例提供的多频天线结构的示意图；
图3C为本申请再一实施例提供的多频天线结构的示意图；
图3D为本申请又一实施例提供的多频天线结构的示意图；
图4为本申请一实施例提供的由该FSS单元均匀排布成大平面阵列后对空间电磁波的频率响应特性的示意图；
图5A为本申请一实施例提供的第一天线单元的方向图；
图5B为本申请一实施例提供的第二天线单元的方向图；
图6为本申请一实施例提供的FSS挡板的示意图；
图7A为本申请一实施例提供的在不使用挡板时第一天线单元和第二天线单元的方向图；
图7B为本申请一实施例提供的在使用挡板时第一天线单元和第二天线单元的方向图；
图8为本申请一实施例提供的围框的示意图；
图9A和图10A为本申请一实施例提供的一种封闭环形导体结构的示意图；
图9B和图10B为本申请一实施例提供的一种封闭环形开槽结构的示意图；
图11为本申请一实施例提供的非旋转对称型的FSS单元的示意图；
图12为本申请一实施例提供的多个旋转对称型的FSS单元的示意图。
具体实施方式
如图1C和1D所示，加入工作频段为0.7GHz～0.9GHz的天线单元之后，工作频段为1.7GHz～2.7GHz的天线单元的方向图在某些频点出现了极化抑制比恶化(虚线所示交叉极化辐射抬升)、增益跌落等问题。为了解决该技术问题，本申请提供一种多频天线结构。
本申请考虑通过增加天线单元的寄生结构来解决天线单元方向图出现计划抑制比恶化、增益跌落等问题。然而，考虑到如果仅在现有的天线结构上增加寄生结构可能会出现如下情况：在优化某一频段天线单元方向图的同时对其它频段天线单元的方向图产生恶化作用。其中寄生结构对其它频段的方向图的恶化作用非常类似于抗癌药物的副作用，药物在杀死癌细胞的同时，不可避免也会伤害正常的组织细胞；这种副作用达到一定程度时，药物也就失去了使用的意义，因此研究采用具有“靶向”作用的药物也就成为了提升疗效的关键。
基于以上思路，本申请的主旨思想是：如果能引入一种具有“靶向”优化功能的寄生结构，就可以解决对其它频段方向图产生的恶化问题。这种“靶向”寄生结构只针对期望优化的特定频段天线单元具有电流调整作用，而针对其它频段的天线单元不起作用；这样就能针对需要优化的频段进行寄生结构设计，并且该寄生结构加入天线结构之后，不会对周边其它频段的天线单元产生影响。
本申请采用频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS)来实现这种具备“靶向”优化功能的寄生结构。其中FSS是一种采用单层或多层周期性排布的导电图形构成的平面结构。FSS具备空间电磁波滤波功能，根据其空间滤波特性，FSS一般分为高通FSS、低通FSS、带通FSS、带阻FSS等类型。图2A为本申请一实施例提供的高通FSS以及该FSS在不同频率下的透射率的示意图，图2B为本申请一实施例提供的低通FSS以及该FSS在不同频率下的透射率的示意图，图2C为本申请一实施例提供的带通FSS以及该FSS在不同频率下的透射率的示意图，图2D为本申请一实施例提供的带阻FSS以及该FSS在不同频率下的透射率的示意图。
利用FSS的空间滤波功能，采用FSS来设计寄生结构，可以获得期望的“靶向”优化功能；通过对FSS的通带和阻带特性进行研究，发现FSS在通带内透射率接近100％、反射率接近于0，同时透过信号的相移接近0度。说明FSS不对通带频率的信号产生任何调制作用调制作用，可以等效为一层真空；在阻带范围内，透射率接近于0、反射率接近100％，同时反射信号的相移接近180度，其作用与连续导体平面接近，说明FSS在阻带范围内可以等效为连续金属表面；利用以上结果，透过合理设计FSS的通带和阻带特性，使其在希望优化的频段等效为连续金属导体，在不希望影响的频段等效为真空，就可以获得期望的“靶向”优化功能。
具体地，首先设计FSS平面，该FSS平面由至少一个FSS单元组成，该FSS平面针对天线结构中需要优化的频段呈现阻带特性，对阻带电磁波的反射率>60％，反射相移位于135度至225度之间；而针对天线结构中其它工作频段的天线单元呈现通带特性，对通带电磁波的透射率>60％，透射相移位于-45度至45度之间。需要说明的是，本申请所述的天线结构可以是共孔径天线阵列，也可以不是共孔径天线阵列，本申请对此不做限制。
其次，采用FSS平面进行寄生结构设计，即该寄生结构包含一个或多个FSS平面构成。该寄生结构可以是围框、隔离条、挡板、引向片等，本申请对寄生结构的具体结构不做限制。当期望优化频段的天线单元的电磁波入射到寄生结构时，由于该寄生结构包含FSS平面，FSS平面相对于该天线单元呈阻带特性，其功能等效于连续金属表面，该天线单元所产生的电磁波会被反射，从而达到调整近场电流的目的，实现期望的远场方向图优化效果。而当其它频段的天线单元产生的电磁波入射寄生结构时，由于FSS平面相对于该天线单元呈通带特性，电磁波所发生的反射非常微弱，近场电流不会受到大幅度调整，因此远场方向图基本保持不变；采用由FSS平面构成的寄生结构，根据频率来选择需要优化的天线单元和阵列方向图，而对临近空间内的其它天线单元和阵列的方向图不产生剧烈的影响，这样就实现了期望的“靶向”优化功能。
基于上述的主旨思想，下面对本申请提供的多频天线结构进行详细说明：
图3A为本申请一实施例提供的多频天线结构的示意图，如图3A所示，该多频天线结构包括：第一天线单元31、第二天线单元32、反射板33以及第一天线单元31的第一寄生结构34。
第一天线单元31、第二天线单元32和第一寄生结构34设置在反射板33的上方。其中，该第一天线单元31、第二天线单元32和第一寄生结构34可以和反射板33具有电性连接关系，也可以不具有电性连接关系，本申请对此不做限制。
第一天线单元31和第二天线单元32相邻，且第一天线单元31和第二天线单元32的距离小于第一天线单元31和第二天线单元32的工作频段中最小工作频段的0.5倍真空波长，例如：相邻的第一天线单元31和第二天线单元32的间距为100mm。第一天线单元31与第一寄生结构34的距离小于第一天线单元31的工作频段对应的0.5倍真空波长，第二天线单元32与第一寄生结构34的距离小于第二天线单元32的工作频段对应的0.5倍真空波长，即本申请提供的第一寄生结构34适用于近场区域。
需要说明的是：第一天线单元31和第二天线单元32的工作频段不同。例如：第一天线单元的工作频段为1.7GHz～2.7GHz，第二天线单元的工作频段为0.7GHz～0.9GHz。或者，第一天线单元的工作频段为0.7GHz～0.9GHz，第二天线单元的工作频段为1.7GHz～2.7GHz。其中，第一天线单元31和第二天线单元32中工作频段高的天线单元与反射板33的距离小于工作频段低的天线单元与反射板33的距离。例如：第一天线单元的工作频段为1.7GHz～2.7GHz，第二天线单元的工作频段为0.7GHz～0.9GHz。这种情况下，第一天线单元与反射板的距离小于第二天线单元与反射板的距离。
可选地，当第一寄生结构34包含多个FSS平面时，各个FSS平面的结构相同或者不同。可选地，FSS平面设置在第一天线单元的顶部与反射板之间，且FSS平面与反射板的夹角大于30度。例如：该第一天线单元与反射板的夹角为90度，或者，第一天线单元与反射板的夹角为45度。
该第一寄生结构可以是围框、隔离条、挡板、引向片等。例如：如图3A所示，该第一寄生机构是围框。图3B为本申请另一实施例提供的多频天线结构的示意图，如图3B所示，该第一寄生机构34是由FSS构成的挡板，该挡板也可以被称为FSS挡板。图3C为本申请再一实施例提供的多频天线结构的示意图，如图3C所示，该第一寄生机构34是由FSS构成的隔离条，该隔离条也可以被称为FSS隔离条。图3D为本申请又一实施例提供的多频天线结构的示意图，如图3D所示，该第一寄生机构34是由FSS构成的引向片，该引向片也可以被称为FSS引向片。
无论第一寄生结构34是围框、隔离条、挡板、引向片等任何结构，所述第一寄生结构34对第一天线单元31都呈阻带特性，对第二天线单元32呈通带特性。如上所述，可选地，所谓第一寄生结构34对第一天线单元31呈阻带特性指的是第一寄生结构34对第一天线单元31的反射率大于60％，反射相移位于135度至225度之间。所谓第一寄生结构34对第二天线单元32呈通带特性指的是第一寄生结构对第二天线单元的的透射率大于60％，透射相移位于-45度至45度之间。当然，本申请对上述数值“60％”、“135度”、“225度”、“-45度”和“45度”不做限制，例如：可以用“70％”替换“60％”等。
在一种可能的设计中，该多频天线结构包括至少一个第一天线单元31，所谓“至少一个”包括两种情况：一个或多个的情况。例如：如图3A、图3C和图3D所示，该多频天线结构包括：两个第一天线单元31，两个第一天线单元31构成某工作频段的天线阵列。再比如：如图3B所示，该多频天线结构包括一个第一天线单元31。其中，如图3A、图3C和图3D所示，两个第一天线单元31的中心间距可以是但不限于80mm。
在一种可能的设计中，该多频天线结构包括至少一个第二天线单元32，同样，所谓“至少一个”包括两种情况：一个或多个的情况。例如：如图3A、图3C和图3D所示，该多频天线结构包括：两个第二天线单元32，两个第二天线单元32构成另一工作频段的天线阵列。再比如：如图3B所示，该多频天线结构包括三个第二天线单元31。
在一种可能的设计中，当多频天线结构包括：多个第一天线单元31时，该多频天线结构也包括多个第一寄生结构34，其中，多个第一天线单元31和多个第一寄生结构34一一对应。可选地，各个第一天线单元31与对应的第一寄生结构34之间的距离均相同。
在另一种可能的设计中，当多频天线结构包括：多个第一天线单元31时，该多频天线结构也包括至少一个第一寄生结构34，所述多个第一天线单元31中的部分第一天线单元31和所述至少一个第一寄生结构34一一对应，所述多个第一天线单元31中的其他部分的第一天线单元31不具有对应的第一寄生结构34。
综上，本申请提供一种多频天线结构，其中该天线结构包括：第一天线单元、第二天线单元、反射板、所述第一天线单元的第一寄生结构；第一天线单元和第二天线单元的工作频段不同，第一天线单元和第二天线单元中工作频段高的天线单元与反射板的距离小于工作频段低的天线单元与反射板的距离；第一天线单元和第二天线单元相邻，且第一天线单元和第二天线单元的距离小于第一天线单元和第二天线单元的工作频段中最小工作频段的0.5倍真空波长，第一天线单元与第一寄生结构的距离小于第一天线单元的工作频段对应的0.5倍真空波长，第二天线单元与第一寄生结构的距离小于第二天线单元的工作频段对应的0.5倍真空波长。由此可知，该第一寄生结构适用于近场区域，进一步地，由于第一寄生结构包括一个或多个FSS平面，第一寄生结构对第一天线单元呈阻带特性，对第二天线单元呈通带特性，即该第一寄生结构在第一天线单元的工作频段等效为连续金属导体，在第二天线单元的工作频段等效为真空，就可以获得期望的“靶向”优化功能。从而可以解决第一天线单元的方向图在某些频点出现的极化抑制比恶化、增益跌落等问题，同时不会对第二天线单元的性能造成明显影响。
在一种可能的设计中，FSS平面由多个FSS单元均匀排布形成。其中，该FSS单元针对第一天线单元呈现阻带特性，针对第二天线单元呈现通带特性；采用商业3维电磁仿真软件HFSS可以模拟得到由该FSS单元均匀排布成大平面阵列后对空间电磁波的频率响应特性，图4为本申请一实施例提供的由该FSS单元均匀排布成大平面阵列后对空间电磁波的频率响应特性的示意图，如图4所示，由该FSS单元均匀排布成的平面对第一天线单元产生的电磁波有很强的反射作用，反射信号所占的能量比例>70％，透射信号比例>30％；同时由该FSS单元均匀排布成的平面对第二天线单元产生的电磁波反射率较低，反射信号所占的能量比例<30％，透射信号比例>70％。假设多个该FSS单元均匀排布构成FSS平面，四个FSS平面围设成围框，该围框作为第一天线单元之后，图5A为本申请一实施例提供的第一天线单元的方向图，图5B为本申请一实施例提供的第二天线单元的方向图，由图5A和图5B可以看到，FSS单元构成的围框对第一天线单元的方向图起到了优化作用；而对第二天线单元的方向图没有产生太大的影响。这就实现了期望的“靶向”优化功能。
同样地，多个FSS单元还可以构成挡板，如图6所示，图6为本申请一实施例提供的FSS挡板的示意图，该挡板可以用于改善第一天线单元在-70度方向的频附瓣抑制性能；该挡板与第一天线单元所在的部分反射板呈45度角度放置。图7A为本申请一实施例提供的在不使用挡板时第一天线单元和第二天线单元的方向图，如图7A所示，左侧附图为第一天线单元的方向图，右侧附图为第二天线单元的方向图。如图7A所示，第一天线单元在-70度附近出现了较大附瓣。图7B为本申请一实施例提供的在使用挡板时第一天线单元和第二天线单元的方向图，如图7B所示，左侧附图为第一天线单元的方向图，右侧附图为第二天线单元的方向图。如图7B所示，第一天线单元的附瓣得到了改善，同时第二天线单元的方向图没有出现明显的性能恶化，由此可知，挡板可以实现需要的“靶向”优化效果。
需要说明的是，一般要求用于优化方向图的寄生结构的整体尺寸较小，这就要求构成寄生结构的FSS单元选用小尺寸的结构；这样才能在有限的尺寸范围内均匀排布多个FSS单元，形成局部反射面或透射面的宏观效果。例如：针对上述第一寄生结构，在一种可能的设计中，当构成第一寄生结构的FSS单元的外形为矩形时，该FSS单元的最大边长小于第一天线单元的最大真空波长的0.2倍。当构成第一寄生结构的FSS单元的外形为圆形时，该FSS单元的直径小于第一天线单元的最大真空波长的0.2倍。在一种可能的设计中，FSS平面的面积小于第一天线单元的1平方真空波长。例如：图8为本申请一实施例提供的围框的示意图，如图8所示，该围框由4个FSS平面(每个FSS平面的形状为矩形)围合构成。可选地，单个FSS平面的尺寸为70mm*10mm，而第一天线单元的真空波长为0.5*0.07波长，而单个FSS单元的尺寸为0.07*0.07波长，或者可以是10mm*10mm，这里FSS单元的尺寸远远小于现有技术的FSS平面的尺寸。
在一种可能的设计中，为了实现小尺寸的FSS单元，该FSS单元可以是小型化的封闭环形导体结构或者小型化的封闭环形开槽结构。例如：图9A和图10A为本申请一实施例提供的一种封闭环形导体结构的示意图，图9B和图10B为本申请一实施例提供的一种封闭环形开槽结构的示意图。如图9A和图10A所示，可选地，所谓小型化的封闭环形导体结构指的是该结构包括弯折绕线图形结构，可选地，弯折绕线图形结构中导体条带的最小宽度小于第一天线单元的最大真空波长的0.02倍。如图9A和图10A所示，71表示导体条带，假设弯折绕线图形结构中各个导体条带的宽度相同，则每个导体条带的宽带均小于第一天线单元的最大真空波长的0.02倍。如图9B和图10B所示，可选地，所谓封闭环形开槽结构指的是该封闭环形开槽结构包括弯折绕线图形结构，可选地，弯折绕线图形结构中开槽条带的最小宽度小于第一天线单元的最大真空波长的0.02倍。如图9B和图10B所示，72表示开槽条带，假设弯折绕线图形结构中各个开槽条带的宽度相同，则每个开槽条带的宽带均小于第一天线单元的最大真空波长的0.02倍。需要说明的是，在图9A、图9B、图10A和图10B中黑色部分表示导体，白色表示空心。
在一种可能的设计中，上述FSS单元除了具有小型化特征之外，还可以具有非旋转对称的特征。FSS单元采用非旋转对称结构的原因如下：
第一、采用非旋转对称结构能够更好地满足寄生结构的整体外形尺寸；因为寄生结构整体尺寸较小，如果FSS单元采用旋转对称结构，其排布很难恰好满足天线单元两个方向的尺寸要求。
第二、传统FSS平面是应用于远场区域，与天线单元之间的距离较远，通常FSS平面与天线单元的距离大于1/2真空波长；并且FSS平面是由数量较多的FSS单元构成大面积的平面，通常包括的FSS单元的数量大于100，构成的平面尺寸面积大于1平方真空波长；在这样的情况下，采用旋转对称结构能够保证不同方向、不同极化的电磁波入射到FSS平面能够保持稳定的频率响应(频率选择特性)；而在本申请中，使用的FSS平面是由少量小型化FSS单元构成尺寸较小的FSS平面，该FSS平面包括的FSS单元的数量通常小于100，该FSS平面的面积通常小于1平方真空波长，FSS平面与天线单元的距离小于1/2真空波长，该天线单元可以是待优化的单元(如上述第一天线单元)或者不期望受影响的天线单元(如上述第二天线单元)；在这种情况下，不同天线单元所产生的电磁波入射到FSS平面的电磁波只存在特定的角度和极化方向，在这样的情况下，使用旋转对称结构失去原有意义，反而是使用非旋转对称结构能够获得特定环境下更好的通带和阻带效果。
FSS单元采用非旋转对称结构具体包括：该FSS的外形(也被称为外轮廓)不是正N边型或圆型；或者，该FSS单元的外轮廓虽然是正N边型或圆型，但不同边或弧段上采用不同的金属导线宽度或不同的折线方式。例如：图11为本申请一实施例提供的非旋转对称型的FSS单元的示意图。当然，本申请并不限定FSS单元一定得是非旋转对称结构，它也可以是旋转对称型的结构，例如：图12为本申请一实施例提供的多个旋转对称型的FSS单元的示意图，如图12所示，该旋转对称型的FSS单元的外形可以是矩阵或者圆形等。
综上，在本申请中，FSS平面可以由多个FSS单元均匀排布形成，从而可以更好的获得期望的“靶向”优化功能。从而可以解决第一天线单元的方向图在某些频点出现的极化抑制比恶化、增益跌落等问题。进一步地，在本申请中，FSS单元可以是小型化的FSS单元，从而可以针对第一天线单元的方向图进行“靶向”优化，在优化第一天线单元方向图的同时不影响相邻空间内第二天线单元的方向图。更进一步地，在本申请中，FSS单元可以采用非旋转对称结构，使得第二寄生结构可以更好的适用于近场区域。
如上所述的多频天线结构包括第一天线单元的第一寄生结构，除此之外，该多频天线结构还可以包括第二天线单元的第二寄生结构。其中，该第二寄生结构设置在反射板的上方，第二寄生结构包含一个或多个FSS平面，第二寄生结构对第一天线单元呈通带特性，对第二天线单元呈阻带特性；第一天线单元与第二寄生结构的距离小于第一天线单元的工作频段对应的0.5倍真空波长，第二天线单元与第二寄生结构的距离小于第二天线单元的工作频段对应的0.5倍真空波长。
在一种可能的设计中，第二寄生结构对第二天线单元的反射率大于60％，反射相移位于135度至225度之间，第二寄生结构对第一天线单元的的透射率大于60％，透射相移位于-45度至45度之间。
在一种可能的设计中，当第二寄生结构包括多个FSS平面时，各个FSS平面的结构相同或者不同。
在一种可能的设计中，第二寄生结构的FSS平面设置在第二天线单元的顶部与反射板之间，且该FSS平面与反射板的夹角大于30度。
在一种可能的设计中，第二寄生结构的FSS平面由多个FSS单元均匀排布形成。
在一种可能的设计中，第二寄生结构的FSS单元是一个封闭环形导体结构或者封闭环形开槽结构。
在一种可能的设计中，上述封闭环形导体结构包括弯折绕线图形结构；封闭环形开槽结构包括弯折绕线图形结构。
在一种可能的设计中，弯折绕线图形结构中导体条带或开槽条带的最小宽度小于第二天线单元的最大真空波长的0.02倍。
在一种可能的设计中，构成第二寄生结构的FSS单元是一个非旋转对称结构。
在一种可能的设计中，构成第二寄生结构的FSS单元的外形为矩形或者圆形。
在一种可能的设计中，当构成第二寄生结构的FSS单元的外形为矩形时，该FSS单元的最大边长小于第二天线单元的最大真空波长的0.2倍；当构成第二寄生结构的FSS单元的外形为圆形时，FSS单元的直径小于第二天线单元的最大真空波长的0.2倍。
在一种可能的设计中，第二寄生结构的FSS平面的面积小于第二天线单元的1平方真空波长。
在一种可能的设计中，所述多频天线结构包括：由多个第二天线单元构成的天线阵列和多个第二寄生结构，多个第二天线单元和多个第二寄生结构一一对应，各个第二天线单元与对应的第二寄生结构之间的距离均相同。
需要说明的是，第二寄生结构和第一寄生结构的功能类似，关于第二寄生结构的功能可参考上述实施例的内容，本申请对此不再赘述。
综上，本申请提供的多频天线结构包括第二天线单元的第二寄生结构，其中由于第二寄生结构包含一个或多个FSS平面，第二寄生结构对第二天线单元呈阻带特性，对第一天线单元呈通带特性，即该第二寄生结构在第二天线单元的工作频段等效为连续金属导体，在第一天线单元的工作频段等效为真空，就可以获得期望的“靶向”优化功能。从而可以解决第二天线单元的方向图在某些频点出现的极化抑制比恶化、增益跌落等问题。其中，第二寄生结构的FSS平面可以由多个FSS单元均匀排布形成，从而可以更好的获得期望的“靶向”优化功能。从而可以解决第二天线单元的方向图在某些频点出现的极化抑制比恶化、增益跌落等问题。进一步地，在本申请中，FSS单元可以是小型化的FSS单元，从而可以针对第二天线单元的方向图进行“靶向”优化，在优化第二天线单元方向图的同时不影响相邻空间内第一天线单元的方向图。更进一步地，在本申请中，FSS单元可以采用非旋转对称结构，从而使得第二几声结构可以更好的适用于近场区域。
上述的多频天线结构如果仅包括两个频段的天线单元，如第一天线单元和第二天线单元时，该多频天线结构也可以被称为双频天线结构。实际上，多频天线结构除了可以包括两个频段的天线单元，还可以包括更多频段的天线单元。例如：下面以多频天线结构还包括第三天线单元对该天线结构进行说明：
所述多频天线结构，还包括：第三天线单元和第三寄生结构；第三天线单元与第一天线单元和第二天线单元的工作频段均不同，第三天线单元和第三寄生结构设置在反射板的上方；第三寄生结构包含一个或多个FSS平面，第三寄生结构对第三天线单元呈阻带特性，对第一天线单元和第二天线单元呈通带特性，第一寄生结构和第二寄生结构均对第三天线单元呈通带特性。
在一种可能的设计中，第三寄生结构对第三天线单元的反射率大于60％，反射相移位于135度至225度之间，第三寄生结构对第一天线单元、第二天线单元的透射率大于60％，透射相移位于-45度至45度之间。其中，第一寄生结构对第三天线单元的透射率大于60％，透射相移位于-45度至45度之间，同样，第二寄生结构对第三天线单元的透射率也大于60％，透射相移位于-45度至45度之间。
在一种可能的设计中，当第三寄生结构包含多个FSS平面时，各个FSS平面的结构相同或者不同。
在一种可能的设计中，第三寄生结构的FSS平面设置在第三天线单元的顶部与反射板之间，且该FSS平面与反射板的夹角大于30度。
在一种可能的设计中，第三寄生结构的FSS平面由多个FSS单元均匀排布形成。
在一种可能的设计中，第三寄生结构的FSS单元是一个封闭环形导体结构或者封闭环形开槽结构。
在一种可能的设计中，上述封闭环形导体结构包括弯折绕线图形结构；封闭环形开槽结构包括弯折绕线图形结构。
在一种可能的设计中，弯折绕线图形结构中导体条带或开槽条带的最小宽度小于第一天线单元的最大真空波长的0.02倍。
在一种可能的设计中，构成第三寄生结构的FSS单元是一个非旋转对称结构。
在一种可能的设计中，构成第三寄生结构的FSS单元的外形为矩形或者圆形。
在一种可能的设计中，当构成第三寄生结构的FSS单元的外形为矩形时，该FSS单元的最大边长小于第三天线单元的最大真空波长的0.2倍；当构成的第三寄生结构的FSS单元的外形为圆形时，FSS单元的直径小于第三天线单元的最大真空波长的0.2倍。
在一种可能的设计中，第三寄生结构的FSS平面的面积小于第三天线单元的1平方真空波长。
在一种可能的设计中，所述多频天线结构包括：由多个第三天线单元构成的天线阵列和多个第三寄生结构，多个第三天线单元和多个第三寄生结构一一对应，各个第三天线单元与对应的第三寄生结构之间的距离均相同。
需要说明的是，第三寄生结构和第一寄生结构的功能类似，关于第三寄生结构的功能可参考上述实施例的内容，本申请对此不再赘述。
综上，本申请提供的多频天线结构包括第三天线单元和第三天线单元的第三寄生结构，其中由于第三寄生结构包含一个或多个FSS平面，第三寄生结构对第三天线单元呈阻带特性，对第一天线单元和第二天线单元呈通带特性，即该第三寄生结构在第三天线的工作频段等效为连续金属导体，在第一天线单元和第二天线单元的工作频段等效为真空，就可以获得期望的“靶向”优化功能。从而可以解决第三天线单元的方向图在某些频点出现的极化抑制比恶化、增益跌落等问题。其中，第三寄生结构的FSS平面可以由多个FSS单元均匀排布形成，从而可以更好的获得期望的“靶向”优化功能。从而可以解决第三天线单元的方向图在某些频点出现的极化抑制比恶化、增益跌落等问题。进一步地，在本申请中，FSS单元可以是小型化的FSS单元，从而可以针对第三天线单元的方向图进行“靶向”优化，在优化第三天线单元方向图的同时不影响相邻空间内第一天线单元和第二天线单元的方向图。更进一步地，在本申请中，FSS单元可以采用非旋转对称结构，从而使得第三寄生结构可以更好的适用于近场区域。

Claims (17)

1.一种多频天线结构，其特征在于，包括：第一天线单元、第二天线单元、反射板、所述第一天线单元的第一寄生结构；
所述第一天线单元和所述第二天线单元的工作频段不同，所述第一天线单元、所述第二天线单元和所述第一寄生结构设置在所述反射板的上方；
所述第一寄生结构包含频率选择表面FSS，所述第一寄生结构对所述第一天线单元呈阻带特性，对所述第二天线单元呈通带特性；
所述第一天线单元和所述第二天线单元的距离小于所述第一天线单元和所述第二天线单元的工作频段中最小工作频段的0.5倍真空波长，所述第一天线单元与所述第一寄生结构的距离小于所述第一天线单元的工作频段对应的0.5倍真空波长，所述第二天线单元与所述第一寄生结构的距离小于所述第二天线单元的工作频段对应的0.5倍真空波长；
所述第一寄生结构的FSS的面积小于所述第一天线单元的1平方真空波长。
2.根据权利要求1所述的多频天线结构，其特征在于，所述第一寄生结构对所述第一天线单元的反射率大于60％，反射相移位于135度至225度之间，所述第一寄生结构对所述第二天线单元的的透射率大于60％，透射相移位于-45度至45度之间。
3.根据权利要求1或2所述的多频天线结构，其特征在于，当所述第一寄生结构包含多个FSS时，各个FSS的结构相同。
4.根据权利要求1-3任一项所述的多频天线结构，其特征在于，所述FSS设置在所述第一天线单元的顶部与所述反射板之间，且所述FSS与所述反射板的夹角大于30度。
5.根据权利要求1-4任一项所述的多频天线结构，其特征在于，所述FSS由多个FSS单元均匀排布形成。
6.根据权利要求5所述的多频天线结构，其特征在于，所述FSS单元是一个封闭环形导体结构或者封闭环形开槽结构。
7.根据权利要求6所述的多频天线结构，其特征在于，所述封闭环形导体结构包括弯折绕线图形结构；
所述封闭环形开槽结构包括弯折绕线图形结构。
8.根据权利要求7所述的多频天线结构，其特征在于，所述弯折绕线图形结构中导体条带或开槽条带的最小宽度小于所述第一天线单元的最大真空波长的0.02倍。
9.根据权利要求5-8任一项所述的多频天线结构，其特征在于，所述FSS单元采用非旋转对称结构。
10.根据权利要求5-8任一项所述的多频天线结构，其特征在于，所述FSS单元的外轮廓为非正N边形或非圆形。
11.根据权利要求5-8任一项所述的多频天线结构，其特征在于，所述FSS单元的外轮廓为正N边形，所述正N边形的不同边采用不同的金属导线宽度或不同的折线方式。
12.根据权利要求5-8任一项所述的多频天线结构，其特征在于，所述FSS单元的外轮廓为圆形，所述圆形的不同弧段采用不同的金属导线宽度或不同的折线方式。
13.根据权利要求5-11任一项所述的多频天线结构，其特征在于，所述FSS单元的外形为矩形或者圆形。
14.根据权利要求12所述的多频天线结构，其特征在于，
当所述FSS单元的外形为矩形时，所述FSS单元的最大边长小于所述第一天线单元的最大真空波长的0.2倍；
当所述FSS单元的外形为圆形时，所述FSS单元的直径小于所述第一天线单元的最大真空波长的0.2倍。
15.根据权利要求1-14任一项所述的多频天线结构，其特征在于，包括：由多个第一天线单元构成的天线阵列和多个第一寄生结构，所述多个第一天线单元和所述多个第一寄生结构一一对应，各个第一天线单元与对应的第一寄生结构之间的距离均相同。
16.根据权利要求1-15任一项所述的多频天线结构，其特征在于，还包括：所述第二天线单元的第二寄生结构；
所述第二寄生结构设置在所述反射板的上方，所述第二寄生结构包含一个或多个FSS，所述第二寄生结构对所述第一天线单元呈通带特性，对所述第二天线单元呈阻带特性。
17.根据权利要求1-16任一项所述的多频天线结构，其特征在于，还包括：第三天线单元和第三寄生结构；
所述第三天线单元与所述第一天线单元和所述第二天线单元的工作频段均不同，所述第三天线单元和所述第三寄生结构设置在所述反射板的上方；
所述第三寄生结构包含一个或多个FSS，所述第三寄生结构对所述第三天线单元呈阻带特性，对所述第一天线单元和第二天线单元呈通带特性，所述第一寄生结构和所述第二寄生结构均对所述第三天线单元呈通带特性。
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