[發明專利]可降互耦探針與貼片相切饋電方式天線

有效

• 申請號: 201310507144.1
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103531902A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 張昕;譚世偉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q1/52
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種通信天線，具體地說是一種可以應用于毫米波段相控陣天線中的可以降低單元間耦合的天線單元。

背景技術

由于無線電通信設備和電子信息設備朝著多功能化，小型化，超寬帶，頻率上移以及與周圍環境友好協調的方向發展，這使得寬頻帶，小型化，高增益，毫米波段天線成為國內外研究的熱點課題之一。它涉及到天線的寬帶阻抗匹配技術，天線的加載技術，天線的電抗補償技術等先進技術和工藝。

近幾年，隨著無線通信事業的大力發展及通信容量的增加，使天線的頻段逐漸由低頻段發展到高頻段。目前已使用的Ku,K,Ka頻段也越來越顯得擁擠。故毫米波段及亞毫米波段的天線設計是天線發展的必然趨勢。

毫米波段固態有源相控陣天線單元的形式多種多樣，其中最主要的有三種型式:一種是喇叭陣，其陣元隔離度高，性能優良，適合于有源相控陣使用，但其尺寸及重量較大，不適合一些要求小尺寸及低重量的環境中應用；第二種是波導縫隙陣，其非常成熟的設計理念及實際的制作工藝，使其得到一定范圍的應用，但其頻帶較窄，掃描角度有限，對于寬帶大角度的掃描受到制約；第三種是微帶陣，其雖受到效率低，頻帶較窄等制約，但其通過適當的改進，仍可以得到高效率，寬頻帶的天線單元。

對于微帶天線的頻帶，可以有多種途徑來展寬，比如選擇低的介電常數和厚的介質基板，以及對貼片適當的開槽等等。之前，已經提到采用增加寄生貼片來展寬頻帶以及提高增益，以及提出用雙L型探針饋電的形式來提高天線的頻帶和增益。但這些方法比較不理想，比如結構復雜，設計繁瑣，通用性差，加工成本高，且性能存在一定的缺陷，不宜推廣，因此設計一種新型的可以有效的降低單元天線間的互耦的毫米波段固態有源相控陣天線成為一個發展趨勢。

申請號為201210363618.5的專利文件中公開的低剖面寬頻帶天線陣子和天線，采用至少三個貼片單元來達到高增益的性能，一個為主振貼片，余下為耦合貼片。其結構比較復雜，且應用于L頻段。申請號為201310122359.1的專利文件中公開的一種雙頻高增益同軸饋電貼片天線，采用EBG結構來增加天線增益，實施比較復雜。申請號為201210495421.7的專利文件中公開的多頻圓極化層疊式微帶天線，通過采用多層貼片的耦合來達到多頻和寬頻帶技術。申請號為200510123192.6的專利文件中公開的寬帶寬波束微帶天線單元，特征是采用小孔耦合與多層微帶技術相結合，由四層長寬互相平行的矩形金屬貼片之間夾三層介質層構成，采用多層來達到寬頻帶。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于毫米波段，可以降低單元間互耦，剖面低、體積小、結構簡單的可降互耦探針與貼片相切饋電方式天線。

本發明的目的是這樣實現的：

包括地板、四層介質板、二個輻射貼片單元、二面金屬墻壁、一個探針和一個矩形貼片；四層介質板上下呈層疊式分布，地板位于第一層介質板下，第一輻射貼片位于第二層介質板的上表面，第二輻射貼片位于第三層介質板的上表面；探針穿過地板和第一層介質板，探針的頂端圓面位于第一層介質板的上表面；矩形貼片位于第一層介質板的上表面；二面金屬墻壁對稱分布在天線輻射貼片長邊的對立面；二個輻射貼片單元和地板均相互平行且三者的對稱軸重合；探針與矩形貼片的長邊相切，探針的中心到矩形貼片長邊對稱軸的距離和到矩形貼片短邊對稱軸的距離相等。

本發明還可以包括：

1、所述二個輻射貼片單元為正方形良導體片。

2、探針由良導體制成。

3、探針與矩形貼片的相切點到矩形貼片兩短邊的距離L和W以及矩形貼片的邊長P和2P與探針的半徑r滿足關系式：2P-L=2r;L-(P+W)=2r;L=3P/2+r;W=P/2-r;L+W=2P。

4、探針的軸中心與矩形貼片的兩邊對稱軸的距離d滿足關系式：d=P/2+r=L-P=P-W。

5、所述的地板為良導體金屬板。

6、二面金屬墻壁是良導體墻壁，對稱的分布在底層介質板上表面上的矩形貼片長邊的對立面，且完全覆蓋。

本發明通過采用探針與貼片相切這種臨近耦合饋電方式來達到寬頻帶，通過采用高介電常數的覆蓋層和耦合貼片來達到高增益的性能，通過采用金屬墻壁來降低天線單元間的互耦。與現有技術相比，本發明具有如下優點和積極效果：