[發明專利]一種高增益毫米波圓極化介質諧振器陣列天線

有效

• 申請號: 201810361859.3
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108598696B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 翁子彬;劉一廷;張立;焦永昌
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q21/24
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 陳宏社;王品華

本發明提出了一種高增益毫米波圓極化介質諧振器陣列天線，用于解決現有毫米波圓極化介質諧振器陣列天線增益較低的技術問題，包括介質基板、印制在介質基板上表面的第一金屬地板和下表面的第二金屬地板；第一金屬地板與第二金屬地板之間通過基片集成波導矩形腔體連接，該基片集成波導饋電結構由設置在介質基板上的多個金屬化過孔組成；第一金屬地板位于基片集成波導饋電結構內的區域劃分為n×n個饋電單元，n≥2，每個饋電單元上蝕刻有矩形耦合縫隙，在縫隙所在位置固定有兩個介質塊層疊而成的介質諧振器天線單元；介質基板上設置有用于安裝同軸線的過孔。本發明適用于5G毫米波通信系統。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，特別涉及一種高增益圓極化介質諧振器天線，適用于5G毫米波通信系統。

背景技術

隨著現代無線通信技術的快速發展，特別是個人移動通信技術的發展，低頻無線頻譜資源逐漸枯竭。為實現高速無線接入技術，勢必需要開發高頻無線頻譜資源。毫米波由于其波長短，干擾小等優點，可有效地解決高速無線接入技術中所面臨的諸多問題，因此毫米波成為下一代移動通信(5G)及未來的移動通信的重要候選頻段。

為了更快的突破毫米波通信的關鍵技術，國內外關于毫米波通信的天線設計與實驗也正如火如荼的進行。而毫米波頻段通信最大的問題在于毫米波的空氣損耗較大，從而傳播距離較短，只能用于一些短距通信，所以設法提高天線增益顯得尤為重要。由于毫米波頻段天線如果采用常用的微帶天線等金屬印刷天線會具有較高的金屬損耗會一定程度地降低增益，使天線增益下降。圓極化天線可以接收任意極化方向的線極化波，同時它發射的信號也可以由任意極化方向的線極化天線接收，并且具有旋向正交性，尤其是在航天飛行器、無線通信和雷達的極化分集、全球定位等無線電領域中得到廣泛應用領域。綜上所述，研究高增益毫米波圓極化介質諧振器陣列天線具有重要意義。

為了提高毫米波圓極化陣列天線的增益，現有技術通常是利用基片集成波導技術設計功分饋電結構，有效地解決了常規饋電網絡在毫米波頻段損耗大從而降低天線增益的缺陷。例如申請公布號為CN 107749520 A，名稱為“一種高增益毫米波圓極化螺旋微帶天線”的專利申請，公開了一種高增益毫米波圓極化螺旋微帶天線，該發明由輻射體陣列、饋電網絡、饋電探針構成，其中輻射體陣列包括印刷在介質基板上表的金屬輻射單元，饋電網絡包括金屬化過孔與上下金屬地板連接成的基片集成波導功分饋電結構，饋電探針直接與金屬輻射單元相連。該發明峰值增益15dBi。該發明在毫米波頻段內實現了高增益和圓極化的天線特性，采用的基片集成波導技術一定程度上提高了天線的增益，但由于該發明采用的饋電結構較為復雜，增大了能量在傳輸過程中的損耗，從而限制了天線增益；同時金屬輻射體的歐姆損耗較大，一定程度地降低了天線增益。所以若想進一步提高天線增益，需對饋電結構和天線輻射單元做出進一步改進。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在的缺陷，提出了一種高增益毫米波圓極化介質諧振器天線，用于解決現有技術中存在的天線增益較低的技術問題。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案包括介質基板1、印制在介質基板1上表面的第一金屬地板2和下表面的第二金屬地板3；所述第一金屬地板2與第二金屬地板3之間通過基片集成波導饋電結構連接，該基片集成波導饋電結構由設置在介質基板1上的多個金屬化過孔11組成；所述第一金屬地板2位于基片集成波導饋電結構內的區域劃分為多個饋電單元21，每個饋電單元21上蝕刻有矩形耦合縫隙211，在矩形耦合縫隙211所在位置固定有輻射單元4；所述介質基板1上設置有用于安裝同軸線的過孔；所述基片集成波導饋電結構為矩形腔體；所述第一金屬地板2位于基片集成波導饋電結構內的區域劃分為n×n個饋電單元21，n≥2；所述輻射單元4采用由兩個介質塊41層疊而成的介質諧振器天線單元，用于實現高增益和圓極化的特性。

上述高增益毫米波圓極化介質諧振器陣列天線，所述矩形腔體為正方形腔體，該正方形腔體每個邊上的金屬化過孔11數量為m，m≥18。