[發(fā)明專利]多層三維懸空結(jié)構(gòu)的單向?qū)拵A極化毫米波平面縫隙天線

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710043748.X
• 申請(qǐng)日: 2007-07-12
• 公開（公告）號(hào): CN101102012A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁桂甫;陳偉強(qiáng);宿智娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q13/00
• 分類號(hào): H01Q13/00;H01Q13/10
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通信技術(shù)領(lǐng)域的天線，具體是一種多層三維懸空結(jié)構(gòu)的單向?qū)拵A極化毫米波平面縫隙天線。

背景技術(shù)

隨著衛(wèi)星通信的發(fā)展和無線電頻道的日益擁擠，無線電技術(shù)朝越來越短的毫米波、亞毫米波方向發(fā)展。毫米波具有極寬的帶寬，分辨率高、全天候工作的特點(diǎn)，毫米波元件的尺寸小，更易小型化、集成化。因此毫米波技術(shù)在軍事、通信、安全等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)天線在毫米波段遇到了新的困難。首先，隨著頻率的提高，對(duì)加工精度的要求越來越高，傳統(tǒng)的機(jī)械加工已經(jīng)不能滿足這種要求了，必須借助于新的高精度的加工技術(shù)。而微機(jī)電系統(tǒng)微細(xì)加工技術(shù)正能滿足加工精度的要求。它具有精度高、可控性好、可批量制造、與IC工藝相兼容等優(yōu)點(diǎn)。此外，輻射單元也必需重新設(shè)計(jì)，以滿足毫米波系統(tǒng)小型化、集成化等要求。

貼片天線是符合毫米波要求的形式之一，它具有體積小、重量輕、低剖面、增益高、便于與有源器件集成等優(yōu)點(diǎn)。但是傳統(tǒng)的微帶線饋電的貼片天線也有缺點(diǎn)，如：微帶線輻射損耗大、色散大、饋線與輻射元之間隔離度差、襯底厚度對(duì)特征阻抗影響較大。另一方面，傳統(tǒng)的微帶貼片天線頻帶比較窄，無法適應(yīng)現(xiàn)代通訊寬頻帶的要求。而以共面波導(dǎo)(CPW)饋電的薄膜縫隙天線除了繼承了傳統(tǒng)貼片天線體積小、重量輕、低剖面、增益高、便于與有源器件集成等優(yōu)點(diǎn)，還具有低損耗和色散小等優(yōu)點(diǎn)，以及超寬頻帶的特性，越來越受到研究人員的關(guān)注。

經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，H.D.Chen在《天線與傳播進(jìn)展》(《IEEETransactions?on?Antennas?and?Propagation》VOL?51，2003，第1982頁-1986頁)上發(fā)表的“Broadband?CPW-Fed?Square?Slot?Antennas?With?a?Widened?TuningStub”(“帶寬調(diào)節(jié)支的共面波導(dǎo)饋電寬頻帶矩形縫隙天線”)，該文中提出采用矩形寬縫作為輻射單元，并附加調(diào)節(jié)支，實(shí)現(xiàn)了60％的頻帶寬度，但其不足之處在于由于薄膜縫隙天線由縫隙進(jìn)行輻射的特點(diǎn)，天線一般為雙向輻射，增益低，并且未實(shí)現(xiàn)圓極化。對(duì)于如雷達(dá)通訊等應(yīng)用，除了需要較寬的頻帶，還對(duì)天線增益有一定要求，并且有時(shí)要求單向輻射；圓極化天線單元也較線極化單元性能優(yōu)越。按照傳統(tǒng)的做法，要獲得單向輻射一般可以增加一個(gè)反射接地板。但是實(shí)踐表明僅僅簡單的增加一個(gè)反射接地板來實(shí)現(xiàn)單向輻射，會(huì)很大的影響天線的帶寬、反射損耗等其它性能。一般的用于微帶天線實(shí)現(xiàn)圓極化的雙饋法或微擾法對(duì)于縫隙天線也需重新設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種多層三維懸空結(jié)構(gòu)的共面波導(dǎo)饋電單向?qū)拵A極化毫米波平面縫隙天線，使其能夠具有小型化、平面化、寬頻帶的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了平面縫隙天線圓極化、單向輻射與高增益的技術(shù)特點(diǎn)。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括5層結(jié)構(gòu)，從上到下依次為：金屬圓形縫隙引導(dǎo)層、微波介質(zhì)層、共面波導(dǎo)饋電的圓極化縫隙輻射單元、支撐層、金屬圓形截止波導(dǎo)反射縫隙層，連接關(guān)系為：金屬圓形縫隙引導(dǎo)層設(shè)置在微波介質(zhì)層的一面，共面波導(dǎo)饋電的圓極化縫隙輻射單元、金屬圓形截止波導(dǎo)反射縫隙層、支撐層處于微波介質(zhì)層的另一面，共面波導(dǎo)饋電的圓極化縫隙輻射單元與微波介質(zhì)層相連，金屬圓形截止波導(dǎo)反射縫隙層通過支撐層與共面波導(dǎo)饋電的圓極化縫隙輻射單元相連。金屬圓形縫隙引導(dǎo)層、共面波導(dǎo)饋電的圓極化縫隙輻射單元以及金屬圓形截止波導(dǎo)反射縫隙層是同心的圓形，從上到下依次逐漸變小。

所述共面波導(dǎo)饋電的圓極化縫隙輻射單元，包括共面波導(dǎo)饋線、圓環(huán)形輻射縫隙、微擾短路調(diào)節(jié)支、中心金屬圓形貼片和外圍接地板，共面波導(dǎo)饋線、圓環(huán)形輻射縫隙、微擾短路調(diào)節(jié)支、中心金屬圓形貼片和外圍接地板均處于同一平面，設(shè)置在微波介質(zhì)基底上。共面波導(dǎo)饋線在縱向與中心金屬圓形貼片直接相連，微擾短路調(diào)節(jié)支處于圓環(huán)形輻射縫隙的水平方向一側(cè)，將中心金屬圓形貼片與外圍接地板短路連接起來。