[發明專利]一種用于60GHz毫米波通信的懸置微帶天線陣列及其天線

有效

• 申請號: 201510347118.6
• 申請日: 2015-06-19
• 公開（公告）號: CN104966903B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 徐利軍;胡瀝
• 申請（專利權）人: 上海安費諾永億通訊電子有限公司
• 主分類號: H01Q13/08
• 分類號: H01Q13/08;H01Q23/00;H01Q21/00;H01Q1/50;H01Q1/38
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 胡晶

技術領域

本發明涉及天線技術，具體涉及一種用于在60GHz毫米波段通信的懸置微帶天線陣列及其天線。

背景技術

5G技術即第五代移動通信技術，是面向2020年以后移動通信網絡的新一代移動通信技術，將具有超高的頻譜利用率和極快的傳輸速率，相對4G移動通信技術來說提高一個量級或更高，其速率可達10GB/S，且需要能夠滿足在未來10年后移動互聯網流量增加1000倍的發展需求。目前，低頻頻譜資源已非常擁擠，很難滿足未來5G通信的需求，開拓新的頻段成為5G的必然選擇，而毫米波由于其有頻譜資源豐富、定向性好、抗干擾能力強等獨特的性能，受到了越來越多的關注，其中，毫米波收發系統前端的天線尤為重要，天線的增益、帶寬、效率等性能直接決定著系統的好壞。常規微帶天線頻帶較窄，不能滿足毫米波頻段的60GHz頻帶需求，而且饋線有較強的輻射損耗，導致整個天線陣列效率不高。

發明內容

本發明所要解決的目的是提供一種用于60GHz毫米波通信的懸置微帶天線陣列及其天線，具有較寬帶寬，輻射損耗較小，并且易于和平面毫米波電路集成，為一種由共面波導和共面雙導線組成的饋電網絡激勵的60GHz毫米波微帶天線，可應用到未來毫米波通信及雷達系統中。

為解決上述問題，本發明提出一種用于60GHz毫米波通信的懸置微帶天線陣列，包括天線單元和饋電網絡，所述天線單元以上下兩行的方式排列，天線陣元數目為2×(2n)個，n為正整數；所述饋電網絡包括阻抗變換器、共面雙導線、共面波導、以及連接共面雙導線和共面波導的功率分配器；

其中，每個天線陣元接一所述阻抗變換器，天線單元上行的天線陣元的阻抗變換器和下行的天線陣元的阻抗變換器相對設置；共面雙導線通過各阻抗變換器和天線單元連接起來；在共面雙導線軸向中心位置處連接一所述功率分配器；所述共面波導一端接功率分配器、另一端配置饋電端口。

根據本發明的一個實施例，所述天線陣元為矩形結構。

根據本發明的一個實施例，所述矩形結構的長度配置為天線工作波段中心頻率波的半個波長。

根據本發明的一個實施例，所述天線陣元為圓形結構。

根據本發明的一個實施例，所述天線陣列列方向上相鄰的兩個天線陣元之間的距離為天線工作波段最高頻率波的0.7～0.8個波長。

根據本發明的一個實施例，所述天線陣列行方向上相鄰的兩個天線陣元之間的距離為天線工作波段的中心頻率波的1個介質波長。

根據本發明的一個實施例，所述阻抗變換器為四分之一波長變化線。

根據本發明的一個實施例，所述功率分配器配置為一路分二路器件。

本發明還采用了以下技術方案：一種使用如前述任意一項所述天線陣列的天線，包括電路底板；開設于電路底板上的凹槽；位于凹槽底部表面上的反射板；位于凹槽上方并配合電路底板連接以形成空腔的基板；設于基板一面對空腔的表面上的天線陣列；以及形成在電路底板上且一端和天線陣列的所述饋電端口電連接、另一端用于和射頻芯片電連接的導帶。

根據本發明的一個實施例，所述射頻芯片連接在所述電路底板上，射頻芯片通過其引腳連接所述導帶。

采用上述技術方案后，本發明相比現有技術具有以下有益效果：天線陣列采用共面雙導線和共面波導配合饋電的饋電網絡，該饋電網絡使得電磁場主要集中在傳輸導線之間，其傳輸性能不受天線的導帶和基板上地板之間距離的影響，而且輻射損耗極小，共面雙導線上通過的電流完全反向，可用于給異側饋電的天線陣元提供反向激勵，不僅簡化了饋電網絡，而且提高了整個饋電網絡的效率，采用該天線陣列的天線為一種由共面波導和共面雙導線組成的饋電網絡激勵的60GHz毫米波微帶天線，可應用到未來毫米波通信及雷達系統中。

此外，該微帶天線在電路底板上對應基板下方設置空腔，既增大了微帶天線的高度又減小了基板的等效介電常數，因而可拓寬天線的帶寬，天線陣列的饋電端口通過電路底板上的導帶電性引出，天線陣列形成懸置的結構，減小了饋線的長度，提高饋電效率，導帶可與射頻芯片的射頻管腳電連接，易于電路集成。

附圖說明

圖1為本發明一個實施例的毫米波懸置微帶天線的結構示意圖；

圖2為本發明一個實施例的用于60GHz毫米波通信的懸置微帶天線陣列的結構示意圖；

圖3為本發明另一個實施例的用于60GHz毫米波通信的懸置微帶天線陣列的結構示意圖；

圖4為本發明天線陣列在57-64GHz頻段的回波損耗圖；

圖5為本發明天線陣列在57-64GHz頻段的增益曲線圖；