CN106887684A - 基于半模基片集成波导馈电的准八木天线 - Google Patents

基于半模基片集成波导馈电的准八木天线 Download PDF

Info

Publication number
CN106887684A
CN106887684A CN201710124223.2A CN201710124223A CN106887684A CN 106887684 A CN106887684 A CN 106887684A CN 201710124223 A CN201710124223 A CN 201710124223A CN 106887684 A CN106887684 A CN 106887684A
Authority
CN
China
Prior art keywords
yagi
director
quasi
spark gap
medium substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710124223.2A
Other languages
English (en)
Inventor
周春霞
赵艳飞
施雁佳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Science and Technology filed Critical Nanjing University of Science and Technology
Priority to CN201710124223.2A priority Critical patent/CN106887684A/zh
Publication of CN106887684A publication Critical patent/CN106887684A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/50—Structural association of antennas with earthing switches, lead-in devices or lightning protectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/104—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces using a substantially flat reflector for deflecting the radiated beam, e.g. periscopic antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/28—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of two or more substantially straight conductive elements
    • H01Q19/30—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of two or more substantially straight conductive elements the primary active element being centre-fed and substantially straight, e.g. Yagi antenna

Landscapes

  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

本发明公开一种基于半模基片集成波导馈电的准八木天线，包括介质基板(1)、贴覆于介质基板(1)上表面的上金属镀层(2)和贴覆于介质基板(1)下表面的下金属镀层(3)，所述下金属镀层(3)和上金属镀层(2)由穿过介质基板(1)的多个金属化通孔(4)相连。本发明的基于半模基片集成波导馈电的准八木天线，频带宽，结构紧凑。

Description

基于半模基片集成波导馈电的准八木天线
技术领域
本发明属于毫米波天线技术领域，特别是一种频带宽、结构紧凑的基于半模基片集成波导馈电的准八木天线。
背景技术
准八木天线与传统的八木天线结构类似，都是由一根有源振子、反射器和若干无源振子组成。有源振子通常为半波长的偶极子或折合偶极子；无源振子由若干根比有源振子短的引向器组成，同时引向器也是一个输入阻抗匹配元件；反射器在有源振子的背面，通常为部分接地结构。有源振子，引向器和反射器互相平行。准八木天线与传统八木天线最大的不同就是用微带接地板替代了振子反射器。
准八木天线性能主要由馈电系统决定，其通常需要一个巴仑以实现电流反向。
最开始，研究者利用微带线有源振子的两个臂相差半个波长，实现共面带状线的奇模激励，因而起到宽带巴仑的作用。后来，让两个振子臂分别与表层和地层相连，实现电流反向。这种馈电方法不需要额外的结构，减轻了巴伦的设计复杂性。但是存在的问题是，带宽不够宽，几乎都不超过50％。
随着基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide，SIW)的提出，因其具备高Q值、易集成、小型化以及低成本等优点，自出现就得到了全面的探索和研究，被应用在各种器件上。SIW也被研究者用于馈电准八木天线，天线带宽可以达到50％以上，但是SIW馈电系统的尺寸比微带线大得多，尤其是在低频段。
因此，现有技术存在的问题是：基于基片集成波导馈电的准八木天线体积大，不满足高集成的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于半模基片集成波导馈电的准八木天线，频带宽、结构紧凑。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种基于半模基片集成波导馈电的准八木天线，包括介质基板、贴覆于介质基板上表面的上金属镀层和贴覆于介质基板下表面的下金属镀层，所述下金属镀层和上金属镀层由穿过介质基板的多个金属化通孔相连。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1、天线频带宽：在八木偶极子单元上方有两个引向器，在第一个引向器上引入一个缝隙，改善天线的匹配特性和阻抗带宽；在平行馈线和八木偶极子单元的连接处进行切角处理；在半模基片集成波导上表面引入三个槽线；将基片集成波导的底面作为反射器，并适当延长底板，增加反射器的大小。通过以上改进，天线带宽得到提高，达到60％以上。
2、结构尺寸小，剖面低：相比传统的利用微带线有源振子的两个臂相差半个波长，实现共面带状线的奇模激励，本发明让两个振子臂分别与表层和地层相连，实现电流反向，这种方法设计简单，改善了天线的尺寸大小。把SIW引入馈电系统，天线带宽得到进一步拓展，但是尺寸较大，本发明采用半模基片集成波导馈电，半模基片集成波导尺寸是SIW的一半，并且几乎保留了SIW全部的优点。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明基于半模基片集成波导馈电的准八木天线的侧视图。
图2是图1中上表面的结构示意图。
图3是图1中下表面的结构示意图。
图4是实施例的上下表面的参数标注。
图5是实施例的仿真反射系数。
图6是实施例的仿真增益。
图中，1介质基板，2上金属镀层，3下金属镀层，4金属化通孔，输入端口5；
21上面板，22缝隙，23微带渐变线，24 50Ω微带线，25平行馈线，26八木偶极子单元，27第一引向器，28第二引向器，29引向器缝隙；
31地面板，32底面馈电平行馈线，33底面交叉八木偶极子单元。
具体实施方式
如图1所示，本发明基于半模基片集成波导馈电的准八木天线，包括介质基板1、贴覆于介质基板1上表面的上金属镀层2和贴覆于介质基板1下表面的下金属镀层3，所述下金属镀层3和上金属镀层2由穿过介质基板1的多个金属化通孔4相连。
如图2所示，所述上金属镀层2包括位于中部的矩形上面板21，所述上面板21左部自上而下设有三个水平向的缝隙22，上面板21右部与竖向均匀排列的金属化通孔4相连，其左侧下端通过微带渐变线23与一50Ω微带线24相连，所述50Ω微带线24的下端为天线的输入端口5；
所述上面板21左侧上端通过竖直的平行馈线25与一水平八木偶极子单元26的右端相连；
在八木偶极子单元26的上方设有与之平行的第二引向器28，在所述第二引向器28与八木偶极子单元26之间设有第一引向器27，所述第一引向器27与第二引向器28平行，所述第一引向器27中部设有引向器缝隙29。
作为改进，所述平行馈线25与八木偶极子单元26相接处外缘切角。
如图3所示，所述下金属镀层3包括下部和两侧与介质基板1平齐的矩形地面板31，所述地面板31的右部与竖向均匀排列的金属化通孔4相连；
所述地面板31上端中部竖直的底面馈电平行馈线32与一水平底面交叉八木偶极子单元33的左端相连；
所述底面馈电平行馈线32与平行馈线25在介质基板1下表面上的投影重叠；
所述底面交叉八木偶极子单元33与八木偶极子单元26在介质基板1下表面上的投影位于同一水平线上，且分别位于底面馈电平行馈线32的左右两侧。
作为改进，所述底面馈电平行馈线32与底面交叉八木偶极子单元33相接处外缘切角。
矩形上面板21、地面板31、介质基板1和穿过介质基板1连接矩形上面板21与地面板31的金属化通孔4共同构成了一个半模基片集成波导。地面板31则相当于反射器。
半模基片集成波导几乎保持SIW的所有优点，宽度可以减少到常规SIW的一半，被用来做准八木天线的馈电系统，所设计的天线结构简单，尺寸小，剖面低，易集成，这对毫米波应用很有价值。
在八木偶极子单元上方有两个引向器，在第一个引向器上引入一个缝隙，改善天线的匹配特性和阻抗带宽；在平行馈线和八木偶极子单元的连接处进行切角处理；在半模基片集成波导上表面引入三个槽线；将基片集成波导的底面作为反射器，并适当延长底板，增加反射器的大小。
作为一种实施例，本发明的结构尺寸如图4所示，其参数如表1所示。
介质基板采用厚度为h＝0.787mm，相对介电常数为εr＝2.2的Rogers 5880的介质板，天线尺寸取60mm*16mm，介质基板损耗角正切为tanθ＝0.001。
上面板21上的缝隙22的宽为0.8mm，长为2mm，缝隙间隔距离为5.8mm，一个缝隙位置距介质基板1上表面下边沿是3.5mm，金属化过孔直径为0.4mm，排列周期是0.8mm。
平行馈线25比底面馈电平行馈线32长8mm，宽度均为1.5mm。
八木偶极子单元26的长为6.5mm，宽为2.0mm。
第一个引向器长度为9.0mm，第二个引向器的长度为6.0mm，第一个引向器上引入的缝隙的长度为0.5mm。
八木偶极子单元26与第一个引向器之间、第一个引向器与第二个引向器之间的间隙都为1mm，引向器宽度都为1mm。
实施例的仿真反射系数如图5所示。
实施例的仿真增益如图6所示。
从图5、图6可以看出，本发明实施例天线带宽得到提高，达到60％以上，同时由表1可知，本发明的体积可以做得很小，以满足高集成度的要求。
表1(单位mm)
h s d L
0.787 0.8 0.4 2.4 5.0 2.75 11.0 20
14 1.5 6.5 2.0 9.0 6.0 1.0 1.0
df ds p W
2.0 0.8 3.5 5.8 8.0 8.0

Claims (5)

1.一种基于半模基片集成波导馈电的准八木天线，其特征在于：
包括介质基板(1)、贴覆于介质基板(1)上表面的上金属镀层(2)和贴覆于介质基板(1)下表面的下金属镀层(3)，所述下金属镀层(3)和上金属镀层(2)由穿过介质基板(1)的多个金属化通孔(4)相连。
2.根据权利要求1所述的准八木天线，其特征在于：
所述上金属镀层(2)包括位于中部的矩形上面板(21)，所述上面板(21)左部自上而下设有三个水平向的缝隙(22)，上面板(21)右部与竖向均匀排列的金属化通孔(4)相连，其左侧下端通过微带渐变线(23)与一50Ω微带线(24)相连，所述50Ω微带线(24)的下端为天线的输入端口(5)；
所述上面板(21)左侧上端通过竖直的平行馈线(25)与一水平八木偶极子单元(26)的右端相连；
在八木偶极子单元(26)的上方设有与之平行的第二引向器(28)，在所述第二引向器(28)与八木偶极子单元(26)之间设有第一引向器(27)，所述第一引向器(27)与第二引向器(28)平行，所述第一引向器(27)中部设有引向器缝隙(29)。
3.根据权利要求2所述的准八木天线，其特征在于：
所述平行馈线(25)与八木偶极子单元(26)相接处外缘切角。
4.根据权利要求2所述的准八木天线，其特征在于：
所述下金属镀层(3)包括下部和两侧与介质基板(1)平齐的矩形地面板(31)，所述地面板(31)的右部与竖向均匀排列的金属化通孔(4)相连；
所述地面板(31)上端中部竖直的底面馈电平行馈线(32)与一水平底面交叉八木偶极子单元(33)的左端相连；
所述底面馈电平行馈线(32)与平行馈线(25)在介质基板(1)下表面上的投影重叠；
所述底面交叉八木偶极子单元(33)与八木偶极子单元(26)在介质基板(1)下表面上的投影位于同一水平线上，且分别位于底面馈电平行馈线(32)的左右两侧。
5.根据权利要求4所述的准八木天线，其特征在于：
所述底面馈电平行馈线(32)与底面交叉八木偶极子单元(33)相接处外缘切角。
CN201710124223.2A 2017-03-03 2017-03-03 基于半模基片集成波导馈电的准八木天线 Pending CN106887684A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710124223.2A CN106887684A (zh) 2017-03-03 2017-03-03 基于半模基片集成波导馈电的准八木天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710124223.2A CN106887684A (zh) 2017-03-03 2017-03-03 基于半模基片集成波导馈电的准八木天线

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106887684A true CN106887684A (zh) 2017-06-23

Family

ID=59179432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710124223.2A Pending CN106887684A (zh) 2017-03-03 2017-03-03 基于半模基片集成波导馈电的准八木天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106887684A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113097716A (zh) * 2021-03-19 2021-07-09 重庆邮电大学 一种采用基片集成波导技术的宽带圆极化端射天线
CN114725686A (zh) * 2022-05-17 2022-07-08 安徽大学 基于半模矩形金属波导激励的对数周期天线

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1925211A (zh) * 2006-09-22 2007-03-07 东南大学 半模基片集成波导滤波器
CN101656351A (zh) * 2009-06-10 2010-02-24 东南大学 半模基片集成波导馈电的宽带八木天线
CN106025530A (zh) * 2016-07-06 2016-10-12 五邑大学 一种s波段光控相控阵单元天线

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1925211A (zh) * 2006-09-22 2007-03-07 东南大学 半模基片集成波导滤波器
CN101656351A (zh) * 2009-06-10 2010-02-24 东南大学 半模基片集成波导馈电的宽带八木天线
CN106025530A (zh) * 2016-07-06 2016-10-12 五邑大学 一种s波段光控相控阵单元天线

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113097716A (zh) * 2021-03-19 2021-07-09 重庆邮电大学 一种采用基片集成波导技术的宽带圆极化端射天线
CN114725686A (zh) * 2022-05-17 2022-07-08 安徽大学 基于半模矩形金属波导激励的对数周期天线
CN114725686B (zh) * 2022-05-17 2024-03-12 安徽大学 基于半模矩形金属波导激励的对数周期天线

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11069965B2 (en) Low-profile broadband circularly-polarized array antenna using stacked traveling wave antenna elements
US9865928B2 (en) Dual-polarized antenna
CN1117414C (zh) 微波传输带天线和包含所述天线的设备
JP3990735B2 (ja) アンテナ素子
US7446710B2 (en) Integrated LTCC mm-wave planar array antenna with low loss feeding network
CN107482315B (zh) 一种宽带平坦增益的层叠介质贴片天线
TW201640735A (zh) 射頻連接設置
CN105896091A (zh) 小型化宽带高增益圆极化微带天线
CN106505316A (zh) 一种多层平面天线阵列
JPH07307612A (ja) 平面アンテナ
TW202201854A (zh) 基板合成波導饋入背腔雙極化貼片天線
CN114156659B (zh) Sub-6GHz和毫米波频段的宽带共口径偶极子阵列
CN106299660A (zh) 一种低副瓣脊基片集成波导缝隙阵列天线
CN109888473B (zh) 一种与芯片键合的宽带贴片天线
US9564868B2 (en) Balun
EP3497745A1 (en) Radio frequency connection arrangement
WO2022007248A1 (zh) 5g 毫米波双极化天线单元、天线阵列及终端设备
CN108574138A (zh) 结构紧凑型微带馈电的谐波抑制宽带贴片天线
US10044101B1 (en) Triple frequency band compact printed circuit antenna for WLAN
CN206301945U (zh) 一种多层平面天线阵列
CN106887684A (zh) 基于半模基片集成波导馈电的准八木天线
CN104966903B (zh) 一种用于60GHz毫米波通信的悬置微带天线阵列及其天线
US11342652B2 (en) 5G MMW dual-polarized antenna unit, antenna array and terminal device
CN107104288A (zh) 一种嵌入式多层结构小型化贴片天线
US20200058999A1 (en) Method and arrangement for an elliptical dipole antenna

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170623