CN105874649B - 一种馈电装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种馈电装置，可包括喇叭天线10、介质基板20、设置于所述介质基板20上的传输线30和接地部40；所述喇叭天线10包括相对设置的喇叭开口端11和喇叭馈电输入端12以及位于所述喇叭开口端11和所述喇叭馈电输入端12之间的腔体，所述腔体包括第一内表面13；所述传输线30包括平直部31和弯折部32，所述接地部40布设于所述平直部31的两侧，所述平直部31、所述弯折部32以及所述接地部40穿过所述喇叭馈电输入端12进入所述腔体内，所述平直部31贴于所述第一内表面13上，所述弯折部32与所述第一内表面13形成特定角度。可简化信号传送至天线的传输结构，缩短传输距离，从而减少传输过程的自由空间损耗，另一方便则实现了传输线与高增益的喇叭天线的共面化，方便了喇叭天线在电路板上的集成。

Description

一种馈电装置

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种馈电装置。

背景技术

随着无线通信技术的发展，微波频段的带宽已经越来越不能满足需求，因此开发人员开始关注具有更高频段的毫米波等电磁波。由于传输过程中的自由空间损耗与射频频率的平方成正比，例如，当频率大于100GHz时，采用毫米波等高频段电磁波造成的自由空间损耗就会有40dB以上，并且毫米波等高频段电磁波的器件输出功率较低，因此，需通过设计更高增益的天线来补偿产生的自由空间损耗，以保证正常的通信。

发明内容

本发明实施例提供一种馈电装置，可以降低传输损耗，保证天线增益。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种馈电装置，可包括喇叭天线、介质基板、设置于所述介质基板上的传输线30和接地部40；

所述喇叭天线10包括相对设置的喇叭开口端11、喇叭馈电输入端12以及位于所述喇叭开口端11和所述喇叭馈电输入端12之间的腔体，所述腔体包括第一内表面13；

所述传输线30包括平直部31和弯折部32，所述接地部40布设于所述平直部31的两侧，所述平直部31、所述弯折部32以及所述接地部40穿过所述喇叭馈电输入端12进入所述腔体内，所述平直部31贴于所述第一内表面13上，所述弯折部32与所述第一内表面13形成特定角度。

基于第一方面，在第一方面的第一种可行的实施方式中，所述喇叭馈电输入端12开设有通孔121，所述平直部31、所述弯折部32以及所述接地部40通过所述通孔121进入所述腔体内。

基于第一方面的第一种可行的实施方式，在第一方面的第二种可行的实施方式中，所述通孔121为正方形，所述正方形的边长范围在1/16波长至1/4波长之间，所述波长为电磁波波长。

基于第一方面的第一种可行的实施方式或第一方面的第二种可行的实施方式，在第一方面的第三种可行的实施方式中，所述第一内表面13上设置有用于遮盖所述平直部31和所述接地部40的遮盖部50，所述遮盖部50与所述第一内表面13形成通道，所述通道包括第一开口端和第二开口端，所述第一开口端连通至所述通孔121，所述第二开口端朝向所述弯折部32。

基于第一方面的第三种可行的实施方式，在第一方面的第四种可行的实施方式中，所述第一开口端与所述通孔121的形状、尺寸一致。

基于第一方面的第三种可行的实施方式，在第一方面的第五种可行的实施方式中，所述通道的长度等于所述第二开口端与所述弯折部32之间的距离。

基于第一方面的第三种可行的实施方式，在第一方面的第六种可行的实施方式中，所述通道的长度范围在1/8波长至1/5波长之间，所述波长为电磁波波长。

基于第一方面或第一方面的第一种可行的实施方式或第一方面的第二种可行的实施方式或第一方面的第三种可行的实施方式或第一方面的第四种可行的实施方式或第一方面的第五种可行的实施方式或第一方面的第六种可行的实施方式，在第一方面的第七种可行的实施方式中，所述特定角度为90度。

基于第一方面或第一方面的第一种可行的实施方式或第一方面的第二种可行的实施方式或第一方面的第三种可行的实施方式或第一方面的第四种可行的实施方式或第一方面的第五种可行的实施方式或第一方面的第六种可行的实施方式，在第一方面的第八种可行的实施方式中，所述通孔121与所述弯折部32的距离为1/4波长，所述波长为电磁波波长。

基于第一方面或第一方面的第一种可行的实施方式或第一方面的第二种可行的实施方式或第一方面的第三种可行的实施方式或第一方面的第四种可行的实施方式或第一方面的第五种可行的实施方式或第一方面的第六种可行的实施方式，在第一方面的第九种可行的实施方式中，所述弯折部32的高度为1/4波长。

上述可知，传输线的平直部、接地部和弯折部直接穿过喇叭天线的喇叭馈电输入端进入喇叭天线的腔体内，平直部贴于喇叭天线的第一内表面上，弯折部作为馈电探针，与腔体内的第一内表面形成特定角度可将能量直接耦合至喇叭天线中，一方面简化了信号传送至天线的传输结构，缩短了传输距离，从而减少了传输过程的自由空间损耗，另一方便则实现了传输线与高增益的喇叭天线的共面化，方便了喇叭天线在电路板上的集成。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种馈电装置的一个视图的示意图；

图2是本发明实施例提供的一种馈电装置的另一个视图的示意图；

图3是本发明实施例提供的遮盖部50的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请一并参见图1和图2，为本发明实施例提供的一种馈电装置，其特征在于，包括喇叭天线10、介质基板20、设置于介质基板20上的传输线30和接地部40。

喇叭天线10包括相对设置的喇叭开口端11和喇叭馈电输入端12以及位于所述喇叭开口端11和所述喇叭馈电输入端12之间的腔体，腔体包括第一内表面13。

喇叭天线10是一种波导开口面渐变张开的圆形或矩形截面的微波天线，一般可分为：圆锥喇叭、E面扇形喇叭、H面扇形喇叭和角锥喇叭，喇叭馈电输入端为12开口较小的一端，喇叭开口端11为开口较大的一端。本发明实施例主要以角锥喇叭天线为例，实现角锥喇叭天线的一个面(该面即为上述的第一内表面13)与介质基板20的共面化。当天线工作在主模时，口面场在H面呈余弦渐削分布，E面呈均匀分布，因此当角锥喇叭在H面、E面的口面相位差满足SH＝3/8，SE＝1/4，即相应的Φ_M，H＝3π/4，Φ_M，E＝π/2时，可获得最大的远场增益值。

在本发明实施方式中，以共面波导为例，传输线30为共面波导的介质基板一面上设置的中心导体带，接地部40设置在该中心导体带两侧。与常规的微带传输线相比，共面波导具有制作简单、易于实现无源或有源器件在电路中的串联和并联(不需要在基片上穿孔)以及易于提高电路密度等优点。

传输线30包括平直部31和弯折部32，接地部40布设于平直部31的两侧，平直部31、弯折部32以及接地部40穿过喇叭馈电输入端12进入腔体内，平直部31贴于第一内表面13上，弯折部32与第一内表面13形成特定角度。

具体的，弯折部32为传输线30在延伸进入腔体内一段距离后弯折的部分，其目的在于形成探针的馈电结构，弯折部32即探针与第一内表面13所形成的特定角度一般为90度，即弯折部32垂直于第一内表面13(制作过程中可能产生不可避免的误差，误差需要可接受范围内，以不影响整体效果为准)。平直部31传输的信号和能量直接通过探针向喇叭天线10进行馈电，既简化了信号传输结构，又缩短了传输距离，从而起到了降低传输损耗的作用。

具体的，喇叭馈电输入端12开设有通孔121，传输线30的平直部31、弯折部32以及接地部40通过通孔121进入腔体内。优选的，通孔121为正方形，该正方形的边长范围在1/16波长至1/4波长之间。将通孔121设置为正方形形状时具有更高带宽，且正方形的通孔在加工时操作更方便，尺寸大小的准确度可更为精确。需要说明的是，应尽量避免讲正方形设计为该范围中的1/8波长，原因在于当长度恰为1/8波长时，这时输入端口的阻抗匹配情况会明显恶化。

当然，在其他实施方式中，通孔121的形状也可以为圆形。

在实际设计过程中，平直部31和接地部40进入腔体内的长度是与弯折部32的长度(即探针的尺寸)相互配合的。在一种实施方式中，通孔121与弯折部32的距离为1/4波长，即，平直部31和接地部40进入腔体内的长度为1/4波长，比如当频率为140GHz时，通孔121与弯折部32的距离为0.56mm。

在喇叭天线10内进行馈电的垂直于第一内表面13的弯折部32(探针)的高度，主要影响谐振频率。由于喇叭天线10的馈电端需要与探针配合，因此不仅仅是探针的高度会影响谐振频率，反射腔的长度(即平直部31和接地部40进入腔体内的长度)也同样会影响阻抗带宽。在一种实施方式中，弯折部32的高度与上述的平直部31和接地部40进入腔体内的长度同样为1/4波长时，能够获得很好的阻抗带宽。比如当频率为140GHz时，其弯折部32的高度为0.56mm。

进一步的，请一并参见图2和图3，第一内表面13上还设置有用于遮盖平直部31和接地部40的遮盖部50，遮盖部50与所述第一内表面13形成通道，通道包括第一开口端和第二开口端，所述第一开口端连通至所述通孔121，所述第二开口端朝向所述弯折部32。

需要说明的是，遮盖部50遮盖的是平直部31和接地部40进入腔体的一部分，即，平直部31和接地部40进入腔体的一部分位于遮盖部50与第一内表面13形成的通道内。在本实施例中，通道的长度即遮盖的长度可设置为：等于第二开口端与所述弯折部32之间的距离(即平直部31和接地部40进入腔体内的长度的一半)，或者长度范围在1/8波长至1/5波长之间。

其中，第一开口端与通孔121的形状、尺寸一致，通道可以为柱形，即第二开口端的形状尺寸与第一开口端或通孔121也一致。

在一种实施方式中，遮盖部50可根据通孔121的形状和尺寸设置与之配合的中空部，比如当通孔121为边长为1/4波长的正方形时，中空部的横截面为边长为1/4波长的正方形，长度等同于上述的通道长度。

在平直部31和接地部40进入腔体内的一部分上增加遮盖部50，其目的在于展宽阻抗带宽。因为喇叭天线10采用探针结构进行馈电的方式后带宽较窄，遮盖部50的添加可产生附加的谐振峰，调整通道的长度即可对应调整该附加的谐振峰与原本的谐振峰的匹配情况。由于反射腔一般有1/4波长(即平直部31和接地部40进入腔体内的长度)的要求，而通道长度在1/4波长一定范围内时的阻抗匹配带宽特性较好，因此可将该范围设定为1/8波长至1/5波长。

需要说明的是，上文中所涉及的波长均为为电磁波波长，电磁波的传播速度等于光速c(3×10^8m/s)，即波长与频率f的乘积。

上述可知，传输线的平直部、接地部和弯折部直接穿过喇叭天线的喇叭馈电输入端进入喇叭天线的腔体内，平直部贴于喇叭天线的第一内表面上，弯折部作为馈电探针，与腔体内的第一内表面形成特定角度可将能量直接耦合至喇叭天线中，一方面简化了信号传送至天线的传输结构，缩短了传输距离，从而减少了传输过程的自由空间损耗，另一方便则实现了传输线与高增益的喇叭天线的共面化，方便了喇叭天线在电路板上的集成。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以用硬件实现，或固件实现，或它们的组合方式来实现。当使用软件实现时，可以将上述功能存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。以此为例但不限于：计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。此外。任何连接可以适当的成为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术从网站、服务器或者其他远程源传输的，那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术包括在所属介质的定影中。如本发明所使用的，盘(Disk)和碟(disc)包括压缩光碟(CD)、激光碟、光碟、数字通用光碟(DVD)、软盘和蓝光光碟，其中盘通常磁性的复制数据，而碟则用激光来光学的复制数据。上面的组合也应当包括在计算机可读介质的保护范围之内。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种馈电装置，其特征在于，包括喇叭天线（10）、介质基板（20）、设置于所述介质基板（20）上的传输线（30）和接地部（40）；

所述喇叭天线（10）包括相对设置的喇叭开口端（11）和喇叭馈电输入端（12）以及位于所述喇叭开口端（11）和所述喇叭馈电输入端（12）之间的腔体，所述腔体包括第一内表面（13），所述第一内表面（13）与所述介质基板（20）共面；

所述传输线（30）包括平直部（31）和弯折部（32），所述接地部（40）布设于所述平直部（31）的两侧，所述平直部（31）、所述弯折部（32）以及所述接地部（40）穿过所述喇叭馈电输入端（12）进入所述腔体内，所述平直部（31）贴于所述第一内表面（13）上，所述弯折部（32）与所述第一内表面（13）形成特定角度。

2.如权利要求1所述的馈电装置，其特征在于，所述喇叭馈电输入端（12）开设有通孔（121），所述平直部（31）、所述弯折部（32）以及所述接地部（40）通过所述通孔（121）进入所述腔体内。

3.如权利要求2所述的馈电装置，其特征在于，所述通孔（121）为正方形，所述正方形的边长范围在1/16波长至1/4波长之间，所述波长为电磁波波长。

4.如权利要求2或3所述的馈电装置，其特征在于，所述第一内表面（13）上设置有用于遮盖所述平直部（31）和所述接地部（40）的遮盖部（50），所述遮盖部（50）与所述第一内表面（13）形成通道，所述通道包括第一开口端和第二开口端，所述第一开口端连通至所述通孔（121），所述第二开口端朝向所述弯折部（32）。

5.如权利要求4所述的馈电装置，其特征在于，所述第一开口端与所述通孔（121）的形状、尺寸一致。

6.如权利要求4所述的馈电装置，其特征在于，所述通道的长度等于所述第二开口端与所述弯折部（32）之间的距离。

7.如权利要求4所述的馈电装置，其特征在于，所述通道的长度范围在1/8波长至1/5波长之间，所述波长为电磁波波长。

8.如权利要求5至7任一项所述的馈电装置，其特征在于，所述特定角度为90度。

9.如权利要求2或3所述的馈电装置，其特征在于，所述通孔（121）与所述弯折部（32）的距离为1/4波长。

10.如权利要求5至7任一项所述的馈电装置，其特征在于，所述弯折部（32）的高度为1/4波长，所述波长为电磁波波长。