[發明專利]一種無線通信微波天線及其成型方法

在審

• 申請號: 202111239782.0
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN113964513A
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 甘峰源;楊雪雷;王博;周易;李偉;馬世乾;尚學軍;李楠;祖國強;王天昊
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司電力科學研究院;中國科學院上海微系統與信息技術研究所;國網天津市電力公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

1.一種無線通信微波天線，其特征在于：該無線通信微波天線為雙層結構，上層為金屬層，呈叉指式電容四重旋轉對稱結構，下層為介質層，上層金屬層疊放設置在下層為介質層上方。

2.根據權利要求1所述的一種無線通信微波天線，其特征在于：所述叉指式電容四重旋轉對稱結構的構建方法為：將叉指式曲折電容結構繞其首端以90°為間隔進行3次旋轉，形成四重旋轉對稱結構；所述叉指式曲折電容結構的首端為金屬間隙凸出端，尾端為金屬間隙未凸出端。

3.根據權利要求2所述的一種無線通信微波天線，其特征在于：所述介質層的材料選用下述中一種：聚四氟乙烯玻璃布覆銅箔板F4B-1/2、寬介電常數聚四氟乙烯玻璃布覆銅箔板F4BK-1/2、寬介電常數聚四氟乙烯玻璃布覆銅箔板F4BM-1/2、寬介電常數聚四氟乙烯玻璃布覆銅箔板F4BMX-1/2、寬介電常數聚四氟乙烯玻璃布覆銅箔板F4BME-1/2、陶瓷粉填充聚四氟乙烯玻璃布覆銅箔板F4BT-1/2、聚四氟乙烯玻璃布覆平面電阻銅箔層壓板F4BDZ294、金屬基聚四氟乙烯玻璃布覆銅箔板F4B-1/AI(CU)、純聚四氟乙烯玻璃布覆銅箔板F4T-1/2、微波復合介質覆銅箔基片TP-1/2、新型微波復合介質覆銅箔基片TPH-1/2、聚四氟乙烯陶瓷復合介質基片TF—1/2、聚四氟乙烯玻璃漆布。

4.根據權利要求2所述的一種無線通信微波天線，其特征在于：所述叉指式曲折電容結構的金屬間隙的寬度a的取值范圍為：0.30-1.25(mm)；所述叉指式曲折電容結構的金屬條帶的寬度b的取值范圍為：0.30-1.25(mm)；所述叉指式曲折電容結構的寬度c的取值范圍為：8*a+7*b(mm)；所述叉指式電容四重旋轉對稱結構的尺寸d的取值范圍為：15*a+14*b(mm)。

5.根據權利要求2所述的一種無線通信微波天線，其特征在于：所述叉指式電容四重旋轉對稱結構的尺寸d與微波天線的波長λ之比d/λ小于λ/10。

6.一種無線通信微波天線的成型方法，其特征在于：包括以下步驟：

制作上層金屬層，該上層金屬層呈叉指式電容四重旋轉對稱結構；

制作下層為介質層，并將上層金屬層疊放設置在下層為介質層上方；

所述上層金屬層的成型方法為：

計算超小型化的無線通信微波天線的縫隙長度；

基于所述縫隙長度，構建叉指式曲折電容結構；

根據所述叉指式曲折電容結構，繞其首端以90°為間隔進行3次旋轉，組合成上層金屬層的四重旋轉對稱叉指式曲折電容結構；

將上層金屬層和下層介質層組合，構成微波天線。

7.根據權利要求6所述的一種無線通信微波天線的成型方法，其特征在于：所述計算超小型化的無線通信微波天線的縫隙長度的具體方法為：

基于半波天線諧振的原理n為諧振模式的折射率，L為天線的長度，m為諧振的階數，僅考慮一階諧振m＝1，在無線通信頻率800MHz-2.7GHz時，此時的電磁波波長為111-375mm，根據上述公式算出天線的縫隙長度范圍為50mm-190mm。

8.根據權利要求6所述的一種無線通信微波天線的成型方法，其特征在于：所述基于所述縫隙長度，構建叉指式曲折電容結構的具體方法為：

基于計算得出的超小型化的無線通信微波天線的縫隙長度，將天線的縫隙長度相應的轉換成曲折間隙，構建叉指式曲折電容結構。

9.根據權利要求6所述的一種無線通信微波天線的成型方法，其特征在于：所述根據所述叉指式曲折電容結構，繞其首端以90°為間隔進行3次旋轉，組合成上層金屬層的四重旋轉對稱叉指式曲折電容結構的具體方法為：

將所構建的構建叉指式曲折電容結構，以其首端為旋轉中心，分別順時針旋轉90°，180°，270°，最后組合成上層的金屬銅的四重旋轉對稱叉指式曲折電容結構；所述叉指式曲折電容結構的首端為金屬間隙凸出端，所述叉指式曲折電容結構的尾端為金屬間隙未凸出端。

10.根據權利要求6所述的一種無線通信微波天線的成型方法，其特征在于：所述將上層金屬層和下層介質層組合，構成微波天線之后還包括如下步驟：

通過調整介質層介電常數的大小，優化所構成的微波天線；

通過調整四重旋轉對稱叉指式曲折電容結構的幾何參數，進一步對所構成的微波天線進行優化。