[發明專利]一種基于3D打印技術的磁電偶極子天線陣列

有效

• 申請號: 202011640372.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112838379B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 馬自龍;張楚唯
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q15/14
• 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;江裕強

本發明提供的一種基于3D打印技術的磁電偶極子天線陣列，包括陣列主體、第一矩形反射板、第二矩形反射板和同軸接頭，陣列主體包括多個天線單元和功率分配網絡；第一矩形反射板和第二矩形反射板分別相對固定在陣列主體的兩側；功率分配網絡由三級級聯的H面波導功分器構成；陣列主體、第一矩形反射板和第二矩形反射板均通過3D打印介質材料實現；功率分配網絡的各個表面、天線單元伸出功率分配網絡的矩形底面以及第一矩形反射板的下表面和第二矩形反射板的下表面上均設置有金屬層；本發明具有結構簡單、易加工、快速成型、重量輕的優點。同時，工作性能優秀，具有寬帶、增益穩定、方向圖穩定、低后瓣、低交叉極化的優點。

技術領域

本發明涉及天線技術領域，特別涉及一種基于3D打印技術的磁電偶極子天線陣列。

背景技術

磁電偶極子天線是一種將磁偶極子和電偶極子相結合的天線設計，兩種偶極子互為互補源，當二者正交放置時，在垂直于正交面的一個方向上兩個偶極子輻射的電磁波同相位疊加，在反方向上電磁波反相位相消，所以磁電偶極子天線具有優秀的單向輻射特性，方向圖后瓣很低。與此同時，目前已報道的磁電偶極子天線通常還具有寬帶、高增益、性能穩定等一系列優點，此類天線已成為國內外研究的熱點。

在微波頻段，磁電偶極子天線通常采用開放式的結構實現，其基本結構為一對與地板相連且垂直放置的金屬板作為磁偶極子，另有一對水平放置的金屬板與垂直金屬板相連作為電偶極子(K.M.Luk and H.WONG,A New Wideband Unidirectional AntennaElement,International Journal of Microwave and Optical Technology,vol.1,no.1,pp.35-44,Jun.2006)，常用的饋電方式包括L型探針饋電、Γ型探針饋電以及差分饋電等。在此基礎之上，針對不同的應用場景，多種磁電偶極子天線設計也有相關報道，例如：L.Ge等在《A Low-Profile Magneto-Electric Dipole Antenna,IEEE Transactions onAntennas and Propagation,vol.60,no.4,pp.1684-1689,Apr.2012》中采用彎折垂直金屬板的方法，提出了一款低剖面的磁電偶極子天線設計；M.Li等在《A Differential-FedMagneto-Electric DipoleAntenna for UWB Applications,IEEE Transactions onAntennas and Propagation,vol.61,no.1,pp.92-99,Jan.2013》中提出了一款差分饋電的具有超寬帶特性的磁電偶極子天線設計；M.Li等在《A Differential-Fed Magneto-Electric DipoleAntenna for UWB Applications,IEEE Transactions on Antennas andPropagation,vol.61,no.1,pp.92-99,Jan.2013》中采用超材料加載的方法，實現了磁電偶極子天線的小型化；L.Ge等在《A Wideband Magneto-Electric Dipole Antenna,IEEETransactions on Antennas and Propagation,vol.60,no.11,pp.4987-4991,Nov.2012》中提出了一款基于領結型結構電偶極子的磁電偶極子天線設計。

但現有的磁電偶極子天線仍存在以下問題：

1、傳統微波頻段的磁電偶極子天線通常為具有一定剖面的立體結構，這些結構都較為復雜。加工時可能涉及多種工藝的混合，例如：鈑金工藝、線切割工藝、CNC工藝等，此外，在加工時還需將完整的天線結構拆解為多個組成部分分別加工，最后再進行后期的拼裝、焊接等，這些都將導致加工難度增大且耗時耗力。

2、由于需要后期處理，所以傳統設計普遍存在誤差敏感性問題。后期的拼裝、焊接等通常由手工完成，可能導致零部件的錯位以及變形，尤其是對于L型、Γ型探針這些對天線性能影響較大的零件，這一問題格外明顯。