[發(fā)明專利]一種±45°雙極化毫米波陣列天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011358184.0
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112531355B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊清凌;高式昌;文樂虎;蘇海濱
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電波傳播研究所（中國電子科技集團公司第二十二研究所）
• 主分類號: H01Q21/24
• 分類號: H01Q21/24;H01Q1/38;H01Q1/52
• 代理公司: 青島博雅知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37317
• 代理人: 封代臣

本發(fā)明公開了一種±45°雙極化毫米波陣列天線，包括從下到上依次層疊設(shè)置的第一金屬層、第一介質(zhì)層、第二金屬層、粘結(jié)層、第三金屬層、第二介質(zhì)層和第四金屬層，在第一金屬層上蝕刻有基片集成波導腔體下層金屬陣列。本發(fā)明所公開的±45°雙極化毫米波陣列天線，采用微帶和基片集成波導混合設(shè)計，在有限的空間中設(shè)計出帶饋電網(wǎng)絡(luò)的雙極化陣列天線。通過角饋的方式對基片集成波導腔體進行饋電，獲得了較好的端口隔離度和交叉極化鑒別率。采用了四分之一圓形切角的貼片增加了天線的工作帶寬。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微波毫米波天線技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及該領(lǐng)域中的一種±45°雙極化毫米波陣列天線。

背景技術(shù)

在無線通信系統(tǒng)中，天線是信號接收和發(fā)射的關(guān)鍵部件。隨著無線移動通信技術(shù)的發(fā)展，要求微波毫米波天線在保證良好的電氣性能的同時，還要能實現(xiàn)雙極化、低剖面、低成本、易加工等特性。

±45°雙極化天線的實現(xiàn)方式主要有對稱振子、波導交叉縫隙、印刷微帶天線等等。對稱振子天線具有結(jié)構(gòu)簡單，帶寬寬，交叉極化低，半功率波瓣寬度等優(yōu)勢；缺點是在高頻毫米波頻段很難實現(xiàn)低剖面，且難以進行饋電。波導交叉縫隙具有交叉極化電平低、輻射效率高等特點；缺點是饋電網(wǎng)絡(luò)體積龐大，設(shè)計天線陣時難以在單層上同時實現(xiàn)雙極化饋電網(wǎng)絡(luò)。印刷微帶天線具有加工簡單，剖面低等優(yōu)勢，但其缺點是帶寬窄，損耗高，輻射效率低。近幾年，隨著基片集成波導作為一種新的天線設(shè)計結(jié)構(gòu)，在毫米波頻段上能夠替代金屬波導的作用，易于加工和與平面電路集成，是一種優(yōu)良的毫米波天線設(shè)計結(jié)構(gòu)。利用微帶線在單層PCB上實現(xiàn)雙極化饋電網(wǎng)絡(luò)，同時利用基片集成波導進行天線結(jié)構(gòu)設(shè)計是雙極化毫米波天線設(shè)計的一種較好選擇。

例如，有人提出分別設(shè)計+45°和?45°毫米波天線單元，然后分別組成線陣，交錯排列來實現(xiàn)±45°雙極化平面陣。報道的天線單元有開槽微帶貼片或者45°傾斜縫隙單元。這樣的設(shè)計優(yōu)勢是饋電網(wǎng)絡(luò)不存在交叉，容易設(shè)計。但這些結(jié)構(gòu)的缺點是天線尺寸較大，天線效率較低，且交叉極化鑒別率都小于20 dB。

從現(xiàn)有的報道來看，雖然微帶線和基片集成波導在天線設(shè)計中各具優(yōu)勢，但并沒有很好地解決兩者的矛盾，要么設(shè)計完全采用微帶結(jié)構(gòu)，要么設(shè)計完全采用基片集成波導結(jié)構(gòu)。要同時解決損耗、雙極化饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、雙極化天線單元設(shè)計、帶寬、平面化等要求困難較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種具有高交叉極化鑒別率、高口徑效率、低剖面、易加工的±45°雙極化毫米波陣列天線。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種±45°雙極化毫米波陣列天線，其改進之處在于：包括從下到上依次層疊設(shè)置的第一金屬層、第一介質(zhì)層、第二金屬層、粘結(jié)層、第三金屬層、第二介質(zhì)層和第四金屬層，在第一金屬層上蝕刻有基片集成波導腔體下層金屬陣列，N條級聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)和M個功分器，N為大于等于4的偶數(shù)，M為大于等于2的自然數(shù)，兩條級聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)之間通過功分器連接在一起，基片集成波導腔體采用角饋且為方形帶兩個端口結(jié)構(gòu)，信號分別從其兩側(cè)的兩條級聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過兩個端口流入，第一介質(zhì)層內(nèi)部有基片集成波導腔體金屬化通孔、級聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)接地貼片金屬化通孔和功分器接地貼片金屬化通孔，第二金屬層和第三金屬層為地板層，均蝕刻有與基片集成波導腔體陣列位置相對、數(shù)量相同的交叉十字縫隙陣列，且各交叉十字縫隙的方向與其相對應(yīng)基片集成波導腔體對角線的方向一致，由基片集成波導腔體激勵交叉十字縫隙，粘結(jié)層將第二金屬層和第三金屬層粘合為一體，第四金屬層上蝕刻有與交叉十字縫隙陣列位置相對、數(shù)量相同的微帶輻射貼片陣列，且微帶輻射貼片方向與其相對應(yīng)的交叉十字縫隙方向一致，微帶輻射貼片受交叉十字縫隙的激勵產(chǎn)生雙極化輻射。

進一步的，級聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)由微帶線組成，在微帶線的彎曲處設(shè)有接地貼片。

進一步的，功分器由微帶線組成，功分器的兩個微帶臂各與一條級聯(lián)饋電網(wǎng)絡(luò)連接在一起，在兩個微帶臂中間設(shè)有接地貼片。