CN104681981A - 毫米波介质集成短背射天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种毫米波介质集成短背射天线，该至少两层第三介质基片分别开设有相互正对的第一通孔，每一所述第三介质基片的上表面均设置有第三金属层，每一所述第三金属层开设有与所述第一通孔正对的第二通孔，每一层所述第三介质基片围绕对应所述第一通孔设置有多个第一金属化通孔，该至少两层第三金属层、该多个第一金属化通孔围成一圆形谐振腔。由于本发明采用了层叠的多层介质基片工艺，从而使得所该毫米波介质集成短背射天线重量轻并且加工成本低，并且使得该毫米波介质集成短背射天线可以很方便的采用微带线进行馈电，有利于与平面电路进行集成。
Description
技术领域
本发明涉及微波技术领域，具体涉及一种毫米波介质集成短背射天线。
背景技术
现有技术中的短背射天线是仅有40多年发展历史的新型天线，它以高增益，高口径面积利用系数等特性而受到人们的广泛关注。尤其是在对天线的体积、重量要求苛刻的应用场合，短背射天线更显示出其优越性，如在相同增益条件下短背射天线的口径面积尺寸要比抛物面天线小许多，而与其他类型的高增益天线(如八木天线，螺旋天线等)相比，短背射天线的优势则更加明显。随着现代社会对数据传输速率的要求越来越高，毫米波天线的研究正在成为热门，毫米波短背射天线也成为一些学者的关注点。
目前国内外研究者对于线极化背腔天线做了一些研究。但是现有技术中的毫米波天线的腔体均是在整块金属中用高精度车床加工出，导致天线重量大、加工成本高。同时由于这些天线均采用波导进行馈电，使得他们不易与平面电路集成。
因此，现有技术存在缺陷，亟需改进。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种毫米波介质集成短背射天线。
一种毫米波介质集成短背射天线，包括从下到上依次叠设的第一介质基片、第二介质基片、至少两层第三介质基片以及一层第四介质基片；
该至少两层第三介质基片分别开设有相互正对的第一通孔，每一所述第三介质基片的上表面均设置有第三金属层，每一所述第三金属层开设有与所述第一通孔正对的第二通孔，每一层所述第三介质基片围绕对应所述第一通孔设置有多个第一金属化通孔，该至少两层第三金属层、该多个第一金属化通孔围成一圆形谐振腔；
所述第一介质基片的下表面设置有第一金属层并在该第一金属层形成有馈电微带线；所述第二介质基片的上表面和下表面分别设置有第二金属层，所述第二介质基片开设与多个呈正方形排列的第二金属化通孔，该两层第二金属层以及该多个第二金属化通孔围成一矩形谐振腔，上表面的所述第二金属层还设置有两条正对的辐射缝隙，下表面的所述第二金属层设置有用于与所述馈电微带线耦合的耦合缝隙；所述第四介质基片的下表面对应所述第一通孔的位置设置有圆形的次反射金属面。
在本发明提供的毫米波介质集成短背射天线中，所述次反射金属面、所述圆形谐振腔以及所述矩形谐振腔的轴心线重合。
在本发明提供的毫米波介质集成短背射天线中，所述次反射金属面与所述矩形谐振腔在所述第四介质基片上的投影内切。
在本发明提供的毫米波介质集成短背射天线中，所述耦合缝隙呈矩形状，所述耦合缝隙的中心在所述圆形谐振腔的轴心线上。
在本发明提供的毫米波介质集成短背射天线中，所述辐射缝隙呈矩形条状，该两条辐射缝隙关于所述圆形谐振腔在该上表面的第二金属层上的投影的中心点中心对称。
在本发明提供的毫米波介质集成短背射天线中，所述第三介质基片的层数为三层。
实施本发明具有以下有益效果：由于本发明采用了层叠的多层介质基片工艺，从而使得所该毫米波介质集成短背射天线重量轻并且加工成本低，并且使得该毫米波介质集成短背射天线可以很方便的采用微带线进行馈电，有利于与平面电路进行集成。
附图说明
图1是本发明一优选实施例中的毫米波介质集成短背射天线的立体结构示意图；
图2是本发明图1所示实施例中的毫米波介质集成短背射天线的的平面结构示意图；
图3是本发明图1所示实施例中的毫米波介质集成短背射天线的回波损耗仿真与测试结果；
图4是本发明图1所示实施例中的毫米波介质集成短背射天线的增益仿真与测试结果；
图5是本发明图1所示实施例中的毫米波介质集成短背射天线的方向图仿真与测试结果。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供了一种毫米波介质集成短背射天线。
同时参照图1、图2以及图3，本实施例中，该毫米波介质集成短背射天线，包括从下到上依次叠设的第一介质基片1、第二介质基片2、至少两层第三介质基片3以及一层第四介质基片6。在本实施例中，该第三介质基片3的层数为三层，当然，其并不限于此；第一介质基片1、第二介质基片2、第三介质基片3以及第四介质基片6均采用Rogers 5880材料制成；第一介质基片1的厚度为0.254mm，第二介质基片2的厚度为0.508mm。第三介质基片3的厚度均为1.575mm。第四介质基片6的厚度为0.254mm。
具体地，该至少两层第三介质基片3分别开设有相互正对的第一通孔17，每一所述第三介质基片3的上表面均设置有第三金属层10，每一所述第三金属层10开设有与所述第一通孔17正对的第二通孔(未标号)，每一层所述第三介质基片3围绕对应所述第一通孔17设置有多个第一金属化通孔18，该至少两层第三金属层10、该多个第一金属化通孔18围成一圆形谐振腔(未标号)。在本实施例中，该第一通孔17以及第二通孔均呈圆形且直径均为22mm，而该多个第一金属化通孔18的轴心线所在的圆周的直径比第一通孔17的直径大1.6mm。
该第一介质基片1的下表面设置有第一金属层7并在该第一金属层7刻蚀形成有馈电微带线13；该馈电微带线13呈矩形条状。
该第二介质基片2的上表面和下表面分别设置有第二金属层8，所述第二介质基片2开设与多个呈正方形排列的第二金属化通孔15，该两层第二金属层8以及该多个第二金属化通孔15围成一矩形谐振腔。该上表面的第二金属层8还设置有两条正对的辐射缝隙14，该辐射缝隙14用于辐射信号。该下表面的第二金属层8设置有用于与馈电微带线13耦合的耦合缝隙16；第四介质基片4的下表面对应所述第一通孔17的位置设置有圆形的次反射金属面19。该馈电微带线13、矩形谐振腔以及耦合缝隙16构成该毫米波介质集成短背射天线的激励结构。
在本实施例中，耦合缝隙16呈矩形条状，长为1.35mm，宽为0.25mm；耦合缝隙16的中心在所述圆形谐振腔的轴心线上。辐射缝隙14呈矩形状，且长为3.5mm，宽为0.3mm，该两个辐射缝隙14的间距为3.45mm。该两条辐射缝隙14关于所述圆形谐振腔在该第二介质基片2的上表面的第二金属层8上的投影的中心点中心对称。该次反射金属面19、所述圆形谐振腔以及所述矩形谐振腔的轴心线重合，并且该次反射金属面19与所述矩形谐振腔在所述第四介质基片4上的投影内切。
由于本发明采用了层叠的多层介质基片工艺，从而使得所该毫米波介质集成短背射天线重量轻并且加工成本低，并且使得该毫米波介质集成短背射天线可以很方便的采用馈电微带线13进行馈电，有利于与平面电路进行集成。
可以理解地，以上各个尺寸参数只是在本实施例中的一种优化组合，但是这不能成为限制本发明保护范围依据，各个尺寸参数可以根据实际情况进行相应地设置。
图3为上述实施例中的毫米波介质集成短背射天线的回波损耗性能的仿真与测试结果，表明该天线可以在中心频率为31.75GHz的工作频带内有效的辐射能量。
图4为上述实施例中的毫米波介质集成短背射天线的回波损耗性能的增益仿真与测试结果，该结果显示所设计的天线在工作频带内的增益能够达到15dBi以上。
图5为上述实施例中的毫米波介质集成短背射天线的回波损耗性能的方向图仿真与测试结果，说明其具有较好的方向特性。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种毫米波介质集成短背射天线，其特征在于，包括从下到上依次叠设的第一介质基片、第二介质基片、至少两层第三介质基片以及一层第四介质基片；
该至少两层第三介质基片分别开设有相互正对的第一通孔，每一所述第三介质基片的上表面均设置有第三金属层，每一所述第三金属层开设有与所述第一通孔正对的第二通孔，每一层所述第三介质基片围绕对应所述第一通孔设置有多个第一金属化通孔，该至少两层第三金属层、该多个第一金属化通孔围成一圆形谐振腔；
所述第一介质基片的下表面设置有第一金属层并在该第一金属层形成有馈电微带线；所述第二介质基片的上表面和下表面分别设置有第二金属层，所述第二介质基片开设与多个呈正方形排列的第二金属化通孔，该两层第二金属层以及该多个第二金属化通孔围成一矩形谐振腔，上表面的所述第二金属层还设置有两条正对的辐射缝隙，下表面的所述第二金属层设置有用于与所述馈电微带线耦合的耦合缝隙；所述第四介质基片的下表面对应所述第一通孔的位置设置有圆形的次反射金属面。
2.根据权利要求1所述的毫米波介质集成短背射天线，其特征在于，所述次反射金属面、所述圆形谐振腔以及所述矩形谐振腔的轴心线重合。
3.根据权利要求2所述的毫米波介质集成短背射天线，其特征在于，所述次反射金属面与所述矩形谐振腔在所述第四介质基片上的投影内切。
4.根据权利要求3所述的毫米波介质集成短背射天线，其特征在于，所述耦合缝隙呈矩形状，所述耦合缝隙的中心在所述圆形谐振腔的轴心线上。
5.根据权利要求4所述的毫米波介质集成短背射天线，其特征在于，所述辐射缝隙呈矩形条状，该两条辐射缝隙关于所述圆形谐振腔在该上表面的第二金属层上的投影的中心点中心对称。
6.根据权利要求1所述的毫米波介质集成短背射天线，其特征在于，所述第三介质基片的层数为三层。
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