[發明專利]一種毫米波全向透鏡天線

有效

• 申請號: 201910496741.6
• 申請日: 2019-06-10
• 公開（公告）號: CN110350319B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 薛泉;張章;廖紹偉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01Q1/50
• 分類號: H01Q1/50;H01Q1/36;H01Q15/08;H01Q15/02;H01Q19/06
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;黃海波

本發明公開了一種毫米波全向透鏡天線，包括饋電結構、透鏡結構，所述饋電結構采用雙錐天線結構，包括按一定Z向間隙同軸設置的兩階梯型圓金屬板，所述兩階梯型圓金屬板的中心設置有同軸的小孔，所述小孔內插入有進行饋電的探針；兩個階梯型圓金屬板的相對面上下對稱地由中心向邊緣方向設置有使兩階梯型圓金屬板的間隙遞增的環形階梯，位于下方的階梯型圓金屬板中心還設置有連通所述兩階梯型圓金屬板間隙的同軸孔，所述同軸孔內設置有連接所述探針的SMK接頭；所述透鏡結構包括橫截面為半圓形或半橢圓形的環形透鏡、位于環形透鏡和饋電結構之間的環形介質延伸層。本發明通過透鏡結構與雙錐天線結構相結合實現了一種高增益寬帶的全向透鏡天線。

技術領域

本發明涉及電子通信技術的天線領域，尤其涉及一種高增益寬帶的毫米波全向透鏡天線。

背景技術

通信系統的發展正進入5G時代，急需能達到每秒幾千兆到數十千兆比特的傳輸速率的先進移動系統來支撐潛在的無線應用，例如多媒體設備，物聯網和智能交通系統等。目前的4G移動蜂窩無線通信在有限的頻段內很難滿足如此高速率的傳輸需求。為了克服帶寬的限制，國際電信聯盟已經為潛在的5G通信及其他應用授權了幾個毫米波頻段，其中包括24.25-27.5GHz,37-40GHz，66-76GHz。在未來移動通信系統的架構里毫米波通信系統將起到非常重要的作用。

雙錐天線是一種行波天線，具有全向性好、寬帶等優點。半球面透鏡天線由于其增益高、具有好的寬帶性能、饋電網絡簡單、加工成本低等特點在毫米波及亞毫米波頻段受到廣大研究者的青睞。因此本發明結合兩者優點，提出一種工作在24GHz-30GHz頻段，基于雙錐天線做饋源，與半球面透鏡相結合，實現高增益寬帶的新型全向天線方案。目前已有方案中，[1]提出了一種高增益兩單元雙錐天線垂直堆疊陣列，其中直徑336mm，高度121.4mm，全向增益12.5dBi，-10dB阻抗帶寬14.2％；[2]研究出了一種應用于信道探測的超寬帶雙錐天線，其中直徑58mm，高度157mm，全向增益5dBi，-10dB阻抗帶寬197.5％。

[1]Shaowei Liao,Pengyu Chen,and Quan Xue,“Ka-Band OmnidirectionalHigh Gain Stacked Dual BiconeAntenna”,IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.64,no.1,January 2016.

[2]Stanislav StefanovZhekov,AlexandruTatomirescu,and GertPedersen,“Antenna for Ultrawideband Channel Sounding”,IEEE Antennas WirelessPropag.Lett.,vol.16,pp.692–695,2017.

上述[1]中全向天線雖然增益高，但體積大，加工成本高，安裝測試復雜；[2]方案中全向天線雖然帶寬寬，但增益相對低，在工作頻段內方向圖不穩定。

發明內容

本發明為了克服以上現有技術存在的不足，提供了一種高增益寬帶的毫米波全向透鏡天線，該天線既能作為寬帶全向天線，在頻段24-30GHz中滿足S11-10dB，還能夠作為高增益全向天線，全向增益大于10dBi，輻射效率90％。

本發明的目的至少通過如下技術方案之一實現：

一種毫米波全向透鏡天線，包括饋電結構、透鏡結構，所述的饋電結構采用雙錐天線結構，包括按一定Z向間隙同軸設置的兩階梯型圓金屬板，所述兩階梯型圓金屬板的中心設置有同軸的小孔，所述小孔內插入有進行饋電的探針；兩個階梯型圓金屬板的相對面上下對稱地由中心向邊緣方向設置有使兩階梯型圓金屬板的間隙遞增的環形階梯，位于下方的階梯型圓金屬板中心還設置有連通所述兩階梯型圓金屬板間隙的同軸孔，所述同軸孔內設置有連接所述探針的SMK接頭；

所述透鏡結構包括橫截面為半圓形或半橢圓形的環形透鏡、連接于所述環形透鏡內側與所述兩階梯型圓金屬板外周壁之間的環形介質延伸層。