[發(fā)明專利]一種類介質(zhì)板波導天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010055464.8
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111146580B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 皇甫江濤;馬超
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q13/10
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種類介質(zhì)板波導天線。類介質(zhì)板波導天線包括PCB基板和類介質(zhì)板波導結(jié)構(gòu)，PCB基板底面中間布置有微帶線/波導，通過微帶線/波導連接饋源對類介質(zhì)板波導結(jié)構(gòu)進行激勵；類介質(zhì)板波導結(jié)構(gòu)包括多層上下層疊的結(jié)構(gòu)相同的類介質(zhì)板組元，每層類介質(zhì)板組元包括中心基本組成單元和至少三個邊緣基本組成單元，基本組成單元均是由PCB介質(zhì)板和布置在PCB介質(zhì)板上下表面的金屬板構(gòu)成，PCB介質(zhì)板上下表面的金屬板之間通過金屬過孔連接；PCB基板和中心基本組成單元的中心均開設有縫隙。本發(fā)明天線可方便地與同樣基于PCB工藝的電路結(jié)構(gòu)直接相連，并易于饋電，有利于天線與電路設計一體化，并獲得低剖面高增益的效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及了本發(fā)明公開了一種低剖面高增益天線，特別是涉及了一種類介質(zhì)板波導天線。

背景技術(shù)

隨著無線通信的快速發(fā)展，天線作為信號發(fā)射與接收的載體，在無線通信中有著重要的應用。隨著無線通信系統(tǒng)性能的不斷提高，通信界對天線設計提出了高增益，低剖面等要求，除此以外，天線與通信電路的集成化，已經(jīng)成為了新的要求。天線與電路的集成化，可以有效降低兩者的連接損耗，同時可以有效節(jié)省安裝空間，對通信系統(tǒng)的集成化、小型化有著重要的意義。

近些年來，為了提升現(xiàn)有天線的性能，研究者引入了一系列新型電磁結(jié)構(gòu)，例如電磁帶隙材料、左手材料、褶皺金屬等。都有周期電磁結(jié)構(gòu)的特性，可以用在提升天線的增益，降低天線剖面等目標。

利用金屬結(jié)構(gòu)形成周期性皺褶電抗性表面可以維系TM型表面波的傳播，并可以在終端實現(xiàn)輻射，形成表面波天線，并已經(jīng)得到一定的應用。但這一類型的天線主體結(jié)構(gòu)是純金屬，需要使用金屬機加工，這與通信電路系統(tǒng)廣泛使用的基于PCB工藝有著較大的差異。因而此類天線很難與通信電路直接集成，限制了此類天線的廣泛使用。如果可以使用PCB工藝加工出類似的結(jié)構(gòu)，那么此類天線的低剖面與高增益等優(yōu)點可以得到有效地發(fā)揮，實現(xiàn)較廣泛的應用。

近些年來，介質(zhì)板波導電路作為一種新型高頻電路實現(xiàn)方法，得到了廣泛的使用。這一方法中，通過使用兩排規(guī)則排列的金屬過孔與介質(zhì)基板的上下兩層金屬相連，形成內(nèi)部填充介質(zhì)的波導結(jié)構(gòu)，使得電磁波在此結(jié)構(gòu)的內(nèi)部傳輸以及形成喇叭口天線形式進行輻射。這種方法雖然可以在傳統(tǒng)PCB結(jié)構(gòu)上提高射頻微波電路的工作頻率，但是其實現(xiàn)的天線頻率往往在20GHz以上而無法用于傳統(tǒng)的無線通信中。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的問題，為了能夠使用PCB加工工藝實現(xiàn)周期性皺褶電抗性表面，進而設計實現(xiàn)基于PCB工藝的低剖面，高增益天線，本發(fā)明的目的在于提供了一種類介質(zhì)板波導天線。本發(fā)明使用規(guī)則排列過孔陣列代替金屬壁構(gòu)造周期性皺褶電抗性表面，讓電磁波沿著過孔陣列的外側(cè)傳輸，進而設計基于PCB工藝的“類介質(zhì)板波導天線”，同時其工作頻率可覆蓋各種主流無線通信協(xié)議。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的類介質(zhì)板波導天線包括PCB基板和布置在PCB基板頂面的與PCB電路板制版工藝兼容的類介質(zhì)板波導結(jié)構(gòu)，PCB基板底面中間布置有微帶線/波導，通過微帶線/波導連接饋源對類介質(zhì)板波導結(jié)構(gòu)進行激勵；類介質(zhì)板波導結(jié)構(gòu)包括多層上下層疊的結(jié)構(gòu)相同的類介質(zhì)板組元，每層類介質(zhì)板組元包括中心基本組成單元和至少三個邊緣基本組成單元，中心基本組成單元位于PCB基板的中心，邊緣基本組成單元位于中心基本組成單元的周圍并間隔布置形成周期性凹槽結(jié)構(gòu)，間隔處為空氣；中心基本組成單元和三個邊緣基本組成單元均是由PCB介質(zhì)板和布置在PCB介質(zhì)板上下表面的金屬板構(gòu)成，中心基本組成單元的外邊緣處開設有金屬過孔，邊緣基本組成單元的內(nèi)外邊緣均開設有金屬過孔，使得PCB介質(zhì)板上下表面的金屬板之間通過金屬過孔連接；PCB基板和中心基本組成單元的中心均開設有縫隙，中心基本組成單元處的縫隙中填充有與PCB基板相同的材料，PCB基板處的縫隙中未填充有材料。

所述的縫隙為矩形縫隙。