具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请实施例。但是本申请实施例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申请实施例内涵的情况下做类似改进，因此本申请实施例不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。

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。在本申请实施例的描述中，“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。

在本申请实施例中，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申请实施例中的具体含义。

在本申请实施例中，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。本申请实施例所使用的术语“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。

本申请实施例提供的一种天线阵列，其结构如图1所示。其中，天线阵列10包括至少一个双频阵列11及至少一个高频阵列12；双频阵列11与高频阵列12沿第一方向平行排列；双频阵列11包括多个双频单元，高频阵列12包括多个高频单元，各高频单元沿第一方向与双频单元交错排布。

其中，本实施例提供的天线阵列可以是共口径双频双极化滤波天线阵列，也可以是其他类型的天线阵列。共口径天线是一种将工作于不同频段，甚至不同极化的两副或多副天线放置于同一口径下，使其能够在同一个口径面内同时工作的一种天线形式；双频是指天线能够实现双频段的无线通信。从图1中可以看出，该天线阵列10包括至少一个双频阵列11和至少一个高频阵列12，并且双频阵列11与高频阵列12沿第一方向平行排列，第一方向可以是水平方向，也可以是垂直方向。双频阵列11中可以包括多个双频单元，双频单元可以由高频阵子和低频阵子组成；高频阵列12中可以包括多个高频单元，且高频单元沿第一方向与双频单元交错排布，高频单元可以是偶极子天线，贴片天线、缝隙天线等形式的天线单元，还可以是其他形式的天线单元。双频单元和高频单元的数量与天线阵列的扫描角度相关，本实施例对双频单元和高频单元的数量不作具体限定。

高频单元可以根据预设规则沿第一方向与与双频单元交错排布，交错排布可以是两个双频单元和对应的一个高频单元呈三角形排布。预设规则可以是高频单元在双频单元的同一侧，也可以是高频单元在双频单元的不同侧，还可以是其他预设规则。高频单元沿第一方向与双频单元交错排布时，对交错排布的间隔不作具体限定，只需保证每相邻两个双频单元对应一个高频单元即可。

本实施例中，天线阵列包括至少一个双频阵列及至少一个高频阵列；双频阵列与高频阵列沿第一方向平行排列；双频阵列包括多个双频单元，高频阵列包括多个高频单元，各高频单元沿第一方向与双频单元交错排布。通过平行交错排布的双频阵列与高频阵列，实现了双频或者多频天线阵列在水平方向、垂直方向均具有高辐射性能的同时，增大了天线阵列在不同频段间的隔离度。

在一个实施例中，上述各高频单元沿第一方向与双频单元交错排布，包括：各高频单元沿第二方向分布在双频单元的同一侧，且沿第一方向与双频单元交错排布；第二方向与第一方向相互垂直。

其中，以包括八个双频单元的一个双频阵列、及包括七个高频单元的一个高频阵列为例进行说明，请参考图2，图2为本申请实施例提供的一种天线阵列的平面结构图，从图2中可以看出，第一方向为水平方向，各高频单元沿与第一方向垂直的第二方向分布在双频单元的同一侧，并且与双频单元交错排布，即保证每两个相邻的双频单元对应一个高频单元。

在一个实施例中，上述各高频单元沿第一方向与双频单元交错排布，还包括：各高频单元沿第二方向分布在双频单元的不同侧，且沿第一方向与双频单元交错排布；第二方向与第一方向相互垂直。

其中，以包括八个双频单元的一个双频阵列、及包括七个高频单元的一个高频阵列为例进行说明，请参考图3，图3为本申请实施例提供的另一种天线阵列的平面结构图。从图3中可以看出，第一方向为水平方向，各高频单元沿与第一方向垂直的第二方向分布在双频单元的不同侧，并且与双频单元交错排布，即保证每两个相邻的双频单元对应一个高频单元。各高频单元沿与第一方向垂直的第二方向分布在双频单元的不同侧，并且与双频单元交错排布时，交错排布的间隔不限定，只要保证每两个相邻的双频单元对应一个高频单元即可，因而还可以是如图4所示的形式，图4为本申请实施例提供的另一种天线阵列的平面结构图；当然也可以是其他排列形式，本实施例在此不一一举例说明。

在一个实施例中，上述双频单元可以包括磁电偶极子天线单元和平面偶极子天线单元，平面偶极子天线单元嵌套在磁电偶极子天线单元的缝隙中。

其中，请参考图5，图5为本申请实施例提供的一种双频单元的立体结构图。双频单元可以包括磁电偶极子天线单元（511和512）和平面偶极子天线单元52，平面偶极子天线单元52嵌套在磁电偶极子天线单元的缝隙中，具体的，平面偶极子天线单元52可以垂直插入到磁电偶极子天线单元的缝隙中。磁电偶极子天线单元为低频阵子，平面偶极子天线单元52为高频阵子。将磁电偶极子天线单元和平面偶极子天线单元进行嵌套，在没有增大天线面积的情况下实现了双频带。

在一个实施例中，上述磁电偶极子天线单元可以包括辐射结构511和巴伦结构512，巴伦结构512包括至少四组巴伦组件，各巴伦组件分别与辐射结构511连接；且至少两组巴伦组件与另外至少两组巴伦组件相互正交设置。各巴伦组件包括至少两个巴伦地512a、至少一个第一馈电线512b和至少一个第一开路枝节512c，且第一馈电线512b与第一开路枝节512c电连接；巴伦地512a间隔设置在第一馈电线512b和第一开路枝节512c中间。

其中，如图5、图6和图7所示，图6为本申请实施例提供的一种巴伦结构其中一个角度的平面结构图，图7为本申请实施例提供的一种巴伦结构另一个角度的平面结构图。巴伦结构512包括四组巴伦组件，四组巴伦组件分别与辐射结构511连接，用于将能量传递至辐射结构511，四组巴伦组件为两两相对设置，即在一条直线上，且其中两组相对设置的巴伦组件所在直线与另外两组相对设置的巴伦组件所在直线相互正交。

每组巴伦组件包括两个巴伦地512a、第一馈电线512b和第一开路枝节512c，两个巴伦地512a分别为第一巴伦地和第二巴伦地，第一巴伦地和第二巴伦地的表面积可调，且第一巴伦地与第二巴伦地相对间隔设置，第一馈电线512b与第一开路枝节512c相对间隔设置，且第一馈电线512b与第一开路枝节512c电性连接，具体通过导电体实现电性连接。第一馈电线512b与第一巴伦地相对间隔设置，即设置在介质板的两侧，第一开路枝节512c与第二巴伦地相对间隔设置，即设置在介质板的两侧，且第一巴伦地和第二巴伦地设置在第一馈电线512b与第一开路枝节512c之间。

在一个实施例中，上述平面偶极子天线单元52包括至少两个介质板521，至少两个介质板521相互正交设置；在介质板521的第一面上设置至少一个振子臂组521a及与振子臂组对应的巴伦521b，振子臂组521a包括至少两个阵子臂，阵子臂与对应的巴伦521b的上端连接。介质板521的第二面上设置至少一个第二馈电线521c；第二馈电线521c的一端与同轴线连接，第二馈电线的另一端设置第二开路枝节521d。

其中，如图8、图9和图10所示，图8为本申请实施例提供的一种平面偶极子天线单元的立体结构图，图9为本申请实施例提供的一种平面偶极子天线单元其中一个角度的平面结构图，图10为本申请实施例提供的一种平面偶极子天线单元另一个角度的平面结构图。振子臂组521a包括两个振子臂，两个振子臂分别为第一振子臂和第二振子臂，第一振子臂与第二振子臂相对设置，且第一振子臂和第二振子臂分别与对应巴伦521b的上端连接，每组振子臂组521a和该组振子臂组521a对应的巴伦521b通过印刷、压铸等方式设置在对应的直立介质板上，两组振子臂组521a形成两组相互正交的电偶极子，使平面偶极子天线单元成为垂直偶极子形式的天线单元。

每个巴伦521b对应一条第二馈电线521c，每组振子臂组521a和该组振子臂组521a对应的巴伦521b设置在对应直立介质板521的一侧，第二馈电线521c设置在对应直立介质板521的另一侧，且第二馈电线521c的一端靠近直立介质板521的下边缘，并与欧姆的同轴线（又称同轴电缆）连接，该端作为第一馈电端口。第二馈电线521c的另一端设置有第二开路枝节521d，第二开路枝节521d相当于一个半波谐振器，从而在半波长工作状态时，第二开路枝节521d的末端等效开路状态，第二开路枝节521d与巴伦地之间等效断路，因而无法对天线形成有效的激励，从而可以在通带的左侧引入一个辐射抑制零点，也能改善通带边沿滚降和带外抑制，从而减小对旁边工作在不同频段的辐射结构的耦合。

在一个实施例中，上述辐射结构511包括多个寄生贴片511a，在寄生贴片511a上开设缝隙；缝隙的长度与滤波零点的位置相关。

其中，请参考图5和图11，图11为本申请实施例提供的一种辐射结构的平面结构图。该双频单元还包括上层介质基板与下层介质基板，上层介质基板与下层介质基板之间间隔一定距离，上层介质基板作为辐射板，下层介质基板作为反射板。辐射结构511印刷在辐射板的上表面，辐射结构511包括四块寄生贴片511a，四块寄生贴片511a两两相对设置，形成两组极化方向相互正交的偶极子。辐射结构511的形状和表面积均可调，辐射结构511的形状可以是方形结构、等边三角形结构、V形结构等，还可以是其它的正多边形结构等。

四块寄生贴片511a整体构成一个正八边形结构。每块寄生贴片511a上加载有缝隙，该缝隙可以是对称缝隙，缝隙可以为C形结构、U形结构、环形结构等，也可以为其他具有对称的不同形状。由该寄生贴片511a引入的额外谐振模式来抵消由降低天线高度带来的阻抗匹配恶化的同时在通带右侧引入一个辐射抑制零点，提高通带边沿的频率选择性和带外抑制，且缝隙的长度与谐振点的位置相关，缝隙长度越大，产生的谐振点，即辐射抑制零点向低频移动；反之，缝隙长度越小，产生的谐振点向高频移动。该天线阵列在实现滤波性能的同时没有带来额外的加工成本且适用面广，并且未引入额外的插损。

在上述实施例的基础上，上述磁电偶极子天线单元还包括馈电网络53，馈电网络53的输入端与巴伦结构512连接，馈电网络53的输出端与同轴线连接。

其中，请继续参考图5，双频单元中反射板的上表面为金属地，下表面设置有馈电网络53，馈电网络53可以包括两组第三馈电线，两组第三馈电线相互正交设置，每组第三馈电线可以包括一个一分二功分器，每组第三馈电线的输入端与巴伦结构512连接，每组第三馈电线的两个输出端与两路微带线一一对应连接，两路微带线的末端与同轴线连接。

并且，馈电网络53将信号通过巴伦结构512传递至辐射结构511的寄生贴片511a，从而能够将信号进行传输，实现无线通信；在其中一个极化下，寄生贴片511a能够构成电偶极子，且寄生贴片511a工作时形成电偶极子工作模式，巴伦结构512能够构成磁偶极子，且巴伦结构512的一组巴伦组件的第一巴伦地和第二巴伦地工作时形成磁偶极子工作模式；第一开路枝节512c相当于一个半波谐振器，从而在半波长工作状态时，第一开路枝节512c的末端等效开路状态，第一开路枝节512c与巴伦地512a之间等效断路，因而无法对天线形成有效的激励，从而可以在通带的右侧引入一个辐射抑制零点，也能改善通带边沿滚降和带外抑制，从而减小对旁边工作在不同频段的平面偶极子天线单元12的耦合。

需要说明的是，通带的左侧是指通带的低频区，通带的右侧是指通带的高频区。寄生贴片、第一巴伦地和第二巴伦地可以进行集成设计，加工方便。该天线阵列结构紧凑，成本低廉，具有高异频隔离度，小尺寸，高增益的特点，且在通带内方向图波瓣稳定，近距离下均能正常辐射，交叉极化低，不同极化端口的馈电结构几乎完全对称且隔离度较高。还可以根据需求对天线相关结构的尺寸进行调整而适应不同的频带的无线通信系统的发射和接收设备，由于该天线的滤波特性，特别适用于在开阔复杂的通信场景中，同时受益于该天线的滤波特性与辐射特性的集成，也适用于通信设备的一体化和集成化。

在一个实施例中，无线通信设备包括如上述任一实施例中的天线阵列。

本实施例提供的无线通信设备的实现原理和有益效果，可以参见上文中对于天线阵列各实施例的限定，在此不再赘述。

另外，本申请还对根据上述实施例提供的方法所设计的滤波天线进行了实验，图12为本申请实施例提供的一种天线阵列的反射系数S11-频率的仿真结果图；图13为本申请实施例提供的一种天线阵列的异频耦合度-频率的仿真结果图。可以看出，该天线阵列在通带内阻抗匹配良好，阻抗带宽为3.4-3.6 & 4.8-5 GHz，回波损耗均在-14dB以下；通带内两个天线的端口异频耦合度均在-25dB以下。如图14所示，图14为本申请实施例提供的一种天线阵列的增益曲线-频率的仿真结果图，可以看出，该天线阵列在两个工作频段内增益均约为7.5dBi，且均具有良好的滤波特性，实现了在3.4-3.6 GHz超过23dB的滤波抑制，以及在4.8-5 GHz超过25dB的带外滤波抑制。

以图15为本申请实施例提供的一种天线阵列的平面结构图为基础，图16为本申请实施例提供的一种天线阵列的异频耦合度-频率的仿真结果图，选取了边缘和中间两个双频单元、高频单元的异频耦合度作为代表，可以看出，通带内两个天线的端口隔离度较好，在3.4-3.6 GHz实现了-20dB以下的异频耦合度，在4.8-5 GHz实现了-30dB以下的异频耦合度。图17为本申请实施例提供的一种天线阵列在仿真状态下的低频方向图扫描结果图，可以看出，在3.4-3.6 GHz实现了从-55°到+55°的波束扫描性能，增益在9.5-11.4dBi。图18为本申请实施例提供的一种天线阵列在仿真状态下的高频方向图扫描结果图，可以看出，在4.8-5 GHz均实现了从-55°到+55°的波束扫描性能，增益在12.04-13.2dBi。

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