[發明專利]一種毫米波寬頻段基片集成混合介質諧振器天線

在審

• 申請號: 202211601971.2
• 申請日: 2022-12-13
• 公開（公告）號: CN115995678A
• 公開（公告）日: 2023-04-21
• 發明（設計）人: 楊汶汶;張杰邇;張勤芳;陳建新
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01P7/10
• 代理公司: 北京新科華領知識產權代理事務所(普通合伙) 16115
• 代理人: 吳變變

本發明公開一種毫米波寬頻段基片集成混合介質諧振器天線，包括：由上到下依次層疊設置的高介電常數的第一介質基片、低介電常數的第二介質基片及低介電常數的第三介質基片；其中第一介質基片與第二介質基片通過第一粘接片粘接；第二介質基片與第三介質基片通過第二粘接片粘接；第二介質基片的上表面中央印刷有金屬環貼片；第三介質基片的上表面設置有金屬地平面，金屬地平面上刻蝕有饋電縫隙；第三介質基片的下表面設置有微帶線；其中第一介質基片與第二介質基片組成介質諧振器以提供第一諧振模式及第四諧振模式，饋電縫隙作為縫隙諧振器以提供第二諧振模式，金屬環貼片作為金屬環貼片諧振器以提供第三諧振模式。

技術領域

本發明涉及毫米波天線設計技術領域，特別涉及一種毫米波寬頻段基片集成混合介質諧振器天線。

背景技術

終端毫米波天線設計目前存在兩方面的難點。一方面，世界范圍內授權的5G毫米波頻段為n257(26.5-29.5GHz)、n258(24.25-27.5GHz)、n260(37.0-40.0GHz)和n261(27.5-28.35GHz)，終端毫米波天線需對上述頻段進行全覆蓋。另一方面，終端毫米波天線需以相控波束掃描陣列的形式來實現，以其高增益來彌補毫米波頻段高傳輸損耗的缺點，以其寬角波束掃描能力來解決大角度覆蓋的問題。然而，為了實現寬角波束掃描效果以及避免柵瓣等問題的出現，天線陣間距應保持在0.5λ₀左右，這就要求天線單元的平面尺寸需至少小于0.4×0.4λ₀²。在此背景下，就終端毫米波天線技術領域而言，設計一款全頻段覆蓋(24.25GHz-40GHz)且滿足小尺寸要求(0.4×0.4λ₀²)的天線具有重要的研究意義以及應用價值。

在目前的毫米波天線設計中，大部分寬帶設計無法滿足小尺寸的要求，雖然部分天線方案例如電磁偶極子天線以及層疊貼片天線等能夠以較小的平面尺寸實現目標頻段的全覆蓋，但是這類天線的輻射主體均為金屬結構，在毫米波頻段金屬的歐姆損耗會顯著增加，將導致輻射效率迅速降低。介質諧振器天線沒有金屬歐姆損耗，相對于金屬類天線而言，具有更高的輻射效率，可以有效解決輻射效率低的問題，是毫米波乃至太赫茲天線的絕佳方案。但是，現有的寬帶介質諧振器天線同樣無法滿足小尺寸的要求，而符合小尺寸要求的介質諧振器天線設計則帶寬覆蓋較窄，無法實現5G毫米波全頻段覆蓋。除了帶寬較窄，目前的介質諧振器天線大多采用單獨加工的陶瓷介質作為輻射主體，這也使得天線的加工和組裝變得復雜。

目前的毫米波天線設計存在一些缺點：大部分寬帶毫米波天線尺寸過大，難以滿足寬角波束掃描的需求，部分以金屬結構作為輻射主體的天線設計方案能夠以較小的平面尺寸實現目標頻段的全覆蓋，但是在毫米波頻段金屬的歐姆損耗會顯著增加，將導致輻射效率迅速降低；不具有金屬歐姆損耗的介質諧振器天線相較于金屬類天線擁有更高的輻射效率，但是，現有的寬帶介質諧振器天線同樣無法滿足小尺寸的要求，而符合小尺寸要求的介質諧振器天線設計則帶寬覆蓋較窄，無法實現5G毫米波全頻段覆蓋；此外，現階段的介質諧振器天線大多采用需要單獨加工的陶瓷介質作為輻射主體，這將會增加天線加工和組裝時的復雜程度。

發明內容

為解決上述現有技術中所存在的問題，本發明提供一種毫米波寬頻段基片集成混合介質諧振器天線，能夠構造出基片集成介質諧振器-縫隙-金屬環貼片的三諧振器混合結構，可以產生四個工作模式從而實現寬帶工作。該混合天線方案繼承了介質諧振器的高效率優點；結構緊湊，具有較小的平面尺寸可滿足陣列的寬角波束掃描要求；支持毫米波目標頻段的全覆蓋，同時一體化加工成型，加工組裝極為便捷。

為了實現上述技術目的，本發明提供了如下技術方案：一種毫米波寬頻段基片集成混合介質諧振器天線，包括：