[發(fā)明專利]一種齒輪型縫隙BTISGW漏波天線陣列

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010410784.0
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111478034A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁揚(yáng)揚(yáng);馬祖輝
• 申請（專利權(quán)）人: 云南大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q1/52;H01Q13/22;H01Q17/00;H01Q21/00;H01Q21/06
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 韓雪

本發(fā)明公開了一種齒輪型縫隙BTISGW漏波天線陣列，包括電磁帶隙結(jié)構(gòu)陣列，所述電磁帶隙結(jié)構(gòu)陣列的上方設(shè)置有天線發(fā)射結(jié)構(gòu)；所述天線發(fā)射結(jié)構(gòu)包括上層介質(zhì)板，所述上層介質(zhì)板的下表面設(shè)置有彎曲終端負(fù)載，所述上層介質(zhì)板的上表面設(shè)置有第一敷銅層；所述第一敷銅層上開有若干縫隙單元，所述縫隙單元用于向空間外輻射電磁波。彎曲終端負(fù)載用于吸收多余的電磁能量。通過設(shè)置本裝置，能大大縮小天線的尺寸，提高電磁屏蔽性能，提高天線效率；提高天線的帶寬，可實(shí)現(xiàn)前向象限的空間波束掃描；通過設(shè)置彎曲終端負(fù)載用于吸收少量的反射能量，能提高增益和輻射效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信天線領(lǐng)域，特別是涉及一種齒輪型縫隙BTISGW漏波天線陣列。

背景技術(shù)

5G時(shí)代的到來使各類移動(dòng)終端對無線信號的覆蓋范圍和傳輸速率的要求越來越高，并且頻譜資源越來越珍貴。單個(gè)天線大大限制了天線的傳輸速率，增益，而且沒有使頻譜資源得到充分的利用，還不能滿足人們對高速率傳輸?shù)男枨螅炀€陣列技術(shù)能夠大大改善上述的情況，不僅能夠加強(qiáng)和改善單個(gè)天線的輻射場和方向性，還能夠提高天線增益和輻射場的強(qiáng)度，使頻譜資源發(fā)揮最大的價(jià)值。漏波天線具有結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合天線陣列技術(shù)成為漏波天線陣列，該天線陣列不僅能夠有效的提高單個(gè)天線的增益，還能夠提高輻射效率和改善天線的方向性。更重要的是，彎曲終端漏波天線陣列在尺寸上更小，更易于加工且成本更低。彎曲終端漏波天線陣列不僅能夠保持和傳統(tǒng)漏波天線陣列一樣的性能包括有效的增加無線信號的覆蓋范圍、提高頻率空間的復(fù)用率，還能夠減少尺寸，降低加工成本，在通信技術(shù)發(fā)達(dá)的現(xiàn)代社會(huì)中有著廣泛的研究潛力。

近年來，集成基片間隙波導(dǎo)(ISGW)技術(shù)被提出，該波導(dǎo)技術(shù)是基于多層PCB介質(zhì)板來實(shí)現(xiàn)。起初的ISGW由兩層PCB介質(zhì)板構(gòu)成，上層PCB介質(zhì)板的上表面敷一層銅用以構(gòu)成理想電導(dǎo)體(PEC)，下層PCB介質(zhì)板上印刷有微帶線，微帶線上帶有一系列金屬化過孔與下方金屬地相連形成一種類似脊的結(jié)構(gòu)，微帶線兩側(cè)是周期性的蘑菇結(jié)構(gòu)以形成理想磁導(dǎo)體(PMC)，這種ISGW結(jié)構(gòu)稱作為脊ISGW。由于PEC與PMC間形成EBG，電磁波(準(zhǔn)TEM波)只能沿著微帶線傳播。但是，由于脊ISGW中微帶線與蘑菇結(jié)構(gòu)處于同一層PCB板上，所以其微帶線會(huì)受到蘑菇結(jié)構(gòu)的制約而不能靈活的布局走線，在實(shí)際應(yīng)用中存在局限性。

集成基片間隙波導(dǎo)(ISGW)后來改進(jìn)為由三層PCB介質(zhì)板構(gòu)成。上層PCB介質(zhì)板的上表面覆一層銅用以形成理想電導(dǎo)體(PEC)，下表面則印刷一條微帶線用以傳輸電磁能量，底層PCB介質(zhì)板上全部印制蘑菇狀周期結(jié)構(gòu)以構(gòu)成理想磁導(dǎo)體(PMC)，在上層和底層介質(zhì)板間插入一塊空白介質(zhì)板(中間層介質(zhì)板)來隔開上層和底層介質(zhì)板。由于有中間層介質(zhì)板的隔斷，微帶線可以更加靈活的布局，不必?fù)?dān)心受到周期結(jié)構(gòu)制約。當(dāng)這種集成基片間隙波導(dǎo)(ISGW)工作時(shí)，準(zhǔn)TEM波會(huì)沿著微帶線在微帶線與PEC之間的介質(zhì)基板內(nèi)傳播，這種工作模式和介質(zhì)埋藏的微帶線十分類似。同樣地，PEC與PMC之間會(huì)產(chǎn)生EBG以阻止電磁波向其他方向上的傳播或“泄漏”，以保證準(zhǔn)TEM波只沿著微帶線傳輸。

現(xiàn)有的基于PCB技術(shù)設(shè)計(jì)的漏波天線陣列具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、成本高、電磁屏蔽性能不強(qiáng)的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種齒輪型縫隙BTISGW漏波天線陣列，本發(fā)明通過設(shè)置齒輪形的縫隙輻射電磁信號，采用三層PCB介質(zhì)板結(jié)構(gòu)的集成基片間隙波導(dǎo)ISGW技術(shù)設(shè)計(jì)彎曲終端漏波天線陣列，解決現(xiàn)有的基于PCB技術(shù)設(shè)計(jì)的漏波天線陣列結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、成本高、電磁屏蔽性能不強(qiáng)的問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種齒輪型縫隙BTISGW漏波天線陣列，包括電磁帶隙結(jié)構(gòu)陣列，所述電磁帶隙結(jié)構(gòu)陣列的上方設(shè)置有天線發(fā)射結(jié)構(gòu)；所述天線發(fā)射結(jié)構(gòu)包括上層介質(zhì)板，所述上層介質(zhì)板的下表面設(shè)置有彎曲終端負(fù)載，所述上層介質(zhì)板的上表面設(shè)置有第一敷銅層；所述第一敷銅層上開有若干縫隙單元，所述縫隙單元用于向空間外輻射電磁波。彎曲終端負(fù)載用于吸收由于反射產(chǎn)生的少量的電磁能量。