CN107394359A - 毫米波宽带高增益圆极化平面口径天线 - Google Patents

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CN107394359A CN201610828444.3A CN201610828444A CN107394359A CN 107394359 A CN107394359 A CN 107394359A CN 201610828444 A CN201610828444 A CN 201610828444A CN 107394359 A CN107394359 A CN 107394359A
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Abstract

本文公开了一种天线(例如，圆极化(CP)平面口径天线)。该天线可包括开口腔以及在该开口腔周界内的贴片部分。该贴片部分可具有以风车形状的交叉形贴片。开口腔可具有风车形状。可以经由接地共面波导(GCPW)为贴片部分差分地馈电。天线可以形成为单层介质片，并且可以关于其中心180°旋转对称。开口腔的高度可以是在工作频率下的四分之一波长，并且开口腔的直径可以大于在工作频率下的一个波长。

Description

毫米波宽带高增益圆极化平面口径天线
技术领域
本主题公开涉及一种用于毫米波应用的具有高增益和宽带宽的圆极化平面口径天线。
背景技术
传统的口径天线(诸如喇叭和抛物反射面天线)由于其高增益、宽带宽和相对简单的结构而经常被不同的应用(例如，毫米波应用等)所采用。然而，这样的技术存在一些缺陷，可以参考下文描述的各个实施例来对这些缺陷中的一些进行说明。
发明内容
为了在更详细的描述和附图中有助于能够基本或大体理解后文的示例性、非限制实施例的各方案，本文提供了简化概要。然而，该概要不旨在为广泛概述或穷尽概述。替代地，该概要的目的是作为后文公开内容中的各种实施例的更详细描述的引言而以一种简化的方式提出与一些示例性非限制实施例有关的一些概念。
根据一个示例实施例，本文描述了一种天线。该天线包括介质片，该介质片包括贴片部分；以及开口腔，围绕所述贴片部分的多个部分。
根据另一个示例实施例，本文描述了一种系统。该系统包括天线，包括具有第一风车形状的开口腔和具有第二风车形状的交叉形贴片部分，其中所述交叉形贴片部分在所述开口腔的边界内；以及接地共面波导，在所述交叉形贴片部分的相对端处接地连接至所述交叉形贴片部分。
根据又一个示例实施例，本文描述了一种装置。该装置包括天线，包括具有一风车形状的开口腔和具有另一风车形状的交叉形贴片部分，其中所述交叉形贴片部分在所述开口腔的周界内，并且其中所述天线被配置为产生圆极化辐射。
下文参照附图来更详细地描述这些和其它实施例或实施方式。
附图说明
参照下面的附图来描述本主题公开的非限制实施例，其中除非另有说明，否则在各个视图中用相同的附图标记指代相同的部件。
图1示出根据本文描述的一个或多个实施例的示例性天线的透视图。
图2示出根据各个实施例的示例性天线的俯视图。
图3示出根据各个实施例的表明尺寸的示例性天线的俯视图。
图4A、图4B、图4C和图4D示出根据各个实施例的随着示例性天线的不同相位以顺时针方式旋转的电场矢量分布及电场矢量的合成矢量。
图5示出根据各个实施例的具有和不具有差分馈电网络的示例性天线的测量和仿真反射系数的曲线图。
图6示出根据各个实施例的具有和不具有差分馈电网络的示例性天线的测量和仿真轴比(axial ratio，AR)的曲线图。
图7示出根据各个实施例的具有和不具有差分馈电网络的示例性天线的测量和仿真宽边CP增益(例如，LHCP增益)的曲线图。
图8示出根据各个实施例的在58GHz下的XZ平面处的示例性天线的测量和仿真辐射方向图。
图9示出根据各个实施例的在61GHz下的XZ平面处的示例性天线的测量和仿真辐射方向图。
图10示出根据各个实施例的在65GHz下的XZ平面处的示例性天线的测量和仿真辐射方向图。
图11示出根据各个实施例的在58GHz下的YZ平面处的示例性天线的测量和仿真辐射方向图。
图12示出根据各个实施例的在61GHz下的YZ平面处的示例性天线的测量和仿真辐射方向图。
图13示出根据各个实施例的在65GHz下的YZ平面处的示例性天线的测量和仿真辐射方向图。
具体实施方式
在下文中将参照示出示例性实施例的附图更充分地描述本主题公开的各个方案。在下面的描述中，为了说明的目的，许多具体细节被列出以提供对各个实施例的彻底理解。然而，本主题公开可以许多不同的形式被实践，且不应被解释为局限于本文列出的示例实施例。
传统的口径天线(例如，喇叭和抛物反射面天线等)技术在某些应用(例如，毫米波应用等)中存在一些缺陷。例如，这些传统的口径天线具有高剖面(profile)、大尺寸和高成本，因此不适合于各种消费级的应用。另外，使用最近提出的线极化平面口径天线(包括具有平面形式的类似喇叭天线)。在实际应用(诸如在发送器与接收器天线之间未对准产生极化损耗，或者由于多径干扰)中，这种线极化天线可能会影响无线系统性能。
为了这些和/或相关目的，本文公开的各种实施例提供了一种改进的天线(例如，圆极化(circularly polarized，CP)平面口径天线)，其可以在例如毫米波应用中被采用。在一个方案中，天线(例如，圆极化平面口径天线)可包括贴片部分和开口腔部分。可以使用标准印刷电路板(PCB)技术，将贴片部分和开口腔部分集成在单层介质片(substrate)(例如，微波基板)中。贴片部分可以被配置为交叉形贴片，例如，具有风车形状。在一个示例中，贴片部分可以形成(例如，印刷等)在电介质基体的顶表面上。开口腔部分可以被配置为两组金属化过孔(metallic pin)，其中每组过孔围绕在相对侧上的一半的贴片部分。每组金属化过孔可以被配置为接地连接在电介质基体的顶表面处的垂直短路贴片。开口腔部分可以围绕贴片部分，并且可以被成形为例如风车形状。天线(例如，圆极化(CP)平面口径天线)可以由到贴片部分的差分馈电激励(excite)，例如，使用接地共面波导(grounded co-planar waveguide，GCPW)。GCPW的优点在于提供低辐射损耗特性。然而，可以使用其它技术(诸如微带线和波导)为贴片部分差分地馈电。当与差分毫米波(millimeter-wave，mmWave)单片集成电路集成时，采用差分馈电的天线不再需要体积大的片外或插损大的片上巴伦(balun)，并且保证了高极化纯度。
因此，可以提供一种具有低成本、低剖面、易于与差分单片电路集成、并且具有改进的电性能(例如，圆极化辐射、宽轴比、宽阻抗带宽、在工作带宽的不同频率下对称和/或稳定的辐射方向图、低后向辐射、低交叉极化、高和/或稳定的增益等)的天线(例如，圆极化(CP)平面口径天线)。天线(例如，圆极化(CP)平面口径天线)具有辐射和馈电结构简单(例如，改进的馈电技术)、低剖面、轻量化设计和/或宽工作带宽宽。因此，天线(例如，圆极化(CP)平面口径天线)可以更容易制造和/或可以适用于消费级的毫米波产品(诸如在非限制性示例中，无缝无线显示、无线对接、高清媒体流和备份同步)。这些应用通常需要低剖面、紧凑、低成本但高增益和宽带宽的毫米波天线。
在详细描述或权利要求书中使用的术语“包括”、“具有”、“含有”以及其它类似术语，这些术语旨在是包容性的，以与作为开放性承接词的术语“包括”类似的方式，不排除任何额外的或其它元素。此外，术语“或”旨在表示包容性的“或”而不是排他性的“或”。即，除非另有规定或从上下文清楚看出，否则“X采用A或B”旨在表示自然包容性布置的任何一种。即，如果X采用A，X采用B或X采用A和B，则在前述例子的任何一种条件下满足“X采用A或B”。此外，本申请说明书和权利要求书中使用的冠词“一”和“一个”通常应被理解为表示“一个或多个”，除非另有规定或从上下文清楚看出其是指单数形式。
应理解的是，术语“大体上”连同本文所使用的另一个术语旨在是指在期望结果的可接受偏差内尝试实现与另一个术语相关联的期望结果。例如，当尝试实现“等于”可以在可接受偏差内而不是精确地“等于”时，“大体上等于”可以在可接受偏差(诸如，制造差异)内等同于“等于”。
此外，本文使用的术语“示例性”和/或“示范性的”被用来意思是作为示例，例子或例证。为免生疑问，本文公开的主题不限于这种示例。另外，本文描述为“示例性”和/或“示范性的”的方案或设计不一定被解释为其相对于其它方案或设计是优选的或有利的，也不意味着将具有立即公开的优点的本领域普通技术人员已知的等同示例性结构和技术排除。
传统的天线技术在某些天线应用(例如，毫米波应用等)中存在一些缺陷。另一方面，本文公开的各个实施例提供了一种改进的天线(例如，圆极化(CP)平面口径天线)，其可以在例如毫米波应用中被采用。在这一点上，现参照图1，其示出了根据各个实施例的天线100的透视图。天线100可以是例如圆极化(CP)平面口径天线、毫米波天线以及其它类型天线等。在一个示例中，天线100可用于毫米波通信系统。在一个示例中，天线100可用于微波通信系统。在另一个示例中，天线100可用于消费级的毫米波产品。应理解的是，天线100可以在任何适当的毫米波应用中被采用。
天线100包括位于介质片112的顶表面上的贴片部分104。该贴片部分104可以被实施为覆盖、嵌入在或者位于介质片112的顶表面处的金属包覆表面(例如，铜包覆表面等)。贴片部分104可具有将贴片部分104接地连接至地平面110的金属化过孔118(例如通孔、电连接、金属化过孔等)。在非限制性示例中，金属化过孔118可以位于中心，诸如贴片部分104的几何中心。天线100还包括由腔部分106和腔部分108形成的开口腔。在一个示例中，腔部分106包括在介质片112中的多个金属化过孔114a到114ap(例如通孔、电连接、金属化过孔等)，所述多个金属化过孔接地连接至位于介质片112的底表面处的地平面110并且例如通过覆盖、嵌入在或者位于介质片112的顶表面处的金属包覆表面(例如，铜包覆表面等)在介质片112的顶表面处彼此接地连接。腔部分108包括在介质片112中的多个金属化过孔116a到116ap(例如通孔、电连接、金属化过孔等)，所述多个金属化过孔连接至地平面110，并且例如通过覆盖、嵌入在或者位于介质片112的顶表面处的金属包覆表面(例如，铜包覆表面等)在介质片112的顶表面处彼此接地连接。在一个实施方式中，介质片112可以是单层。有利的是，单层介质片可以允许天线100具有更低的剖面和更低的成本。在另一个实施方式中，介质片112可以是多层。
在一个实施方式中，包括在腔部分106中的金属化过孔114a和金属化过孔114ap可以对应于一半的金属化过孔，而在腔部分106中的其它金属化过孔可以对应于全部金属化过孔。在另一个实施方式中，包括在腔部分106中的金属化过孔114a到114ap可以对应于全部金属化过孔。在一个实施方式中，包括在腔部分108中的金属化过孔116a和金属化过孔116ap可以对应于一半的金属化过孔，而在腔部分108中的其它金属化过孔可以对应于全部金属化过孔。在另一个实施方式中，包括在腔部分108中的金属化过孔116a到116ap可以对应于全部金属化过孔。
在另一个示例(未示出)中，腔部分106和腔部分108可以分别由以图1所描绘的腔部分106和腔部分108的形状贯穿介质片112的整个高度的金属块制成，并且金属化过孔118连接至地平面110。腔部分106和108的这种配置可以被认为在操作上是理想的，然而，采用如上所述的金属化过孔可以提供天线100的更容易的制造过程。在额外的示例(未示出)中，腔部分106和腔部分108可以分别由以图1所描绘的腔部分106和腔部分108的形状贯穿介质片的一部分高度的固体金属块制成，并且通过多个金属化过孔连接至地平面110和/或介质片112的顶表面。
在一个实施方式中，贴片部分104是形成为风车形状的交叉形贴片，并且腔部分106和腔部分108位于贴片部分104的相对侧上且围绕贴片部分104以形成同样成形为风车形式的开口腔。应理解的是，贴片部分104或开口腔(例如腔部分106和腔部分108)可以形成为任何适合的形状，以产生圆极化(CP)辐射。天线100可以关于天线100的中心(诸如，在非限制性示例中，几何中心)旋转地对称。在非限制性示例中，天线100的中心可以与金属化过孔118重合。
天线100还可包括馈电线122，其将贴片部分104金属化地连接至差分馈电的第一连接件。天线100还可包括馈电线120，其将贴片部分104金属化地连接至差分馈电的第二连接件。在一个示例中，馈电线120和122可以覆盖、嵌入在或者位于介质片112的顶表面处。在非限制性示例中，由接地共面波导(GCPW)提供差分馈电。GCPW有利地提供低辐射损耗性能。应理解的是，可以实施用于将差分馈电提供给贴片部分104的其它机制(诸如微带线、波导、单端馈电)，或者用于将馈电提供给贴片部分104的任何其它适合的机制。
当集成具有差分毫米波(millimeter-wave，mmWave)单片集成电路的天线100时，采用差分馈电可以免除使用体积大的片外或插损大的片上巴伦，并且提供了高极化纯度。开口腔和交叉形贴片的风车形状缓解了开口腔内部场分布的差异，并且最小化在开口腔、贴片部分104和馈电线120和122的壁的界面处的能量反射。另外，使用对称的几何结构和差分馈电(例如，差分激励)使得能够传送更均匀的能量，并因此在宽带宽内产生更高的增益以及更稳定和对称的辐射方向图。
天线100可以形成为180°旋转对称的风车形状的口径贴片形式，以产生圆极化和高增益单向辐射。这是由于在天线的相对大物理口径内所得的均匀场口径分布并且使用四分之一波长λg/4高度(h尺寸)的开口腔，其中λg是波导波长。在一个示例中，天线100被配置为在60GHz波段下工作，表现出14.2dBi的高增益、18％(在56.5GHz与67.5GHz之间)的宽轴比和阻抗带宽，以及85％的高口径效率。
参照图2，其为天线100的俯视图。天线100描绘了包括金属化过孔114a到114ap的腔部分106以及包括金属化过孔116a到116ap的腔部分108。应理解的是，例如基于在天线100的设定工作波长λ0处的目标性能，腔部分106和108中的金属化过孔的数量和直径可以与图2所描绘的数量不同。在非限制性示例中，金属化过孔114a到114ap可以是与直接相邻的金属化过孔114a到114ap基本上相等的距离，金属化过孔116a到116ap可以是与直接相邻的金属化过孔116a到116ap基本上相等的距离。在另一个示例中，金属化过孔114a到114ap可以是与直接相邻的金属化过孔114a到114ap不同的距离，并且金属化过孔116a到116ap可以是与直接相邻的金属化过孔116a到116ap不同的距离。在非限制性示例中，金属化过孔114a到114ap可以是基本上相等的直径，并且金属化过孔116a到116ap可以是基本上相等的直径。在非限制性示例中，金属化过孔114a到114ap可以是不同的直径，并且金属化过孔116a到116ap可以是不同的直径。
应理解的是，尽管图1将金属化过孔114a到114ap、116a到116ap和118描绘为圆柱形，但是所述金属化过孔可以被配置为任何适合的形状，其包括正方形棱柱、矩形棱柱、三棱柱、L形棱柱、圆锥、棱锥或任何其它适合形状的非限制性示例。此外，金属化过孔114a到114ap、116a到116ap和118可以是相同的形状或不同的形状。
天线100的工作原理与基于共振的传统背腔贴片天线不同。其基于行波实现，且天线100中的能量主要在天线100的物理口径内流动，以实现高增益。避免共振且沿长贴片利用行进激励使得天线100可以实现宽带工作。天线100还与在毫米波波段下工作的其它口径天线(其也被认为是基于行波的天线)不同。例如，贴片部分104将行波能量携带入天线的口径(例如，开口腔)中并且将行波能量携带至天线的口径(例如，开口腔)内。贴片部分104既用作传输线也用作辐射器，然而，开口腔及其外围腔部分106和108构成天线100的物理口径，使能量主要通过该物理口径被辐射。
虽然沿贴片部分104行进的一部分能量从贴片部分104被辐射，但是相当大一部分能量在辐射到自由空间之前首先流经物理口径(例如，开口腔及其外围腔部分106和108)。电流主要集中沿贴片部分104的边缘，其激励物理口径内部附近的电场。电流矢量随着相位变化旋转，因此，其产生旋转的电场矢量，同时强电流对应于高电场幅值。现有的电场分布的这种行为可以被分解为两种模式，其为90°旋转对称的且具有类似的幅值和正交相位差。这可以理解天线100中的圆极化(CP)工作的机制。在不同的相位处，随着行波沿贴片边缘随相位变化，利用不同的强度激励这两种模式。同时，电场分布的净矢量方向(其表示天线口径中两种模式的叠加)似乎随着相位以顺时针方式旋转，如图4A、图4B、图4C和图4D中所描绘的。在图4A和图4C中描绘了第一模式，其中第一模式在0°/180°处达到其正/负峰值，在图4B和图4D中描绘了第二模式，其中第二模式在90°/270°处达到其正/负峰值。旋转的方向决定了天线辐射的极化方向，其在如图4A到图4D所描述的天线100的情况下是左旋圆极化(Left-Handed circularly polarized，LHCP)辐射。但应理解的是，天线100可以被配置为使得开口腔(例如腔部分106和108)和贴片部分104被定向(例如，诸如到图2所描绘的方位的镜像)，以产生右旋圆极化(Right-Handed circularly polarized，RHCP)辐射。
天线100可具有在大物理口径(即，直径大于一个波长)中存在被激励的均匀口径场分布(对应于最高口径效率)的状态，这保证了在宽边方向处的高增益。此外，在开口腔(例如，腔部分106和108)的边缘周围的电场有助于辐射，这使得天线100的实际口径甚至大于其物理口径(例如，开口腔及其外围腔部分106和108)的尺寸，从而有助于进一步增大增益。此外，天线采用具有在工作频率处的四分之一波导波长(λg/4)的高度的腔，这确保了最高的口径电场幅值，其中λg是波导波长。贴片部分的中心可以是虚拟交流接地点，其可以被金属化过孔118短路，以在差分馈电输入信号不是理想的差分信号时降低其对天线性能的影响。有利地是，使用差分馈电使更均匀的能量传送到天线100，因此，保证了激励模式的纯度，并且提高了圆极化性能。
返回参照图1，开口腔(λg/4)的高度(h)对应于在毫米波波段下的大多数市售的微波基板的厚度。表I描绘了两种广泛使用的商业微波基板的材料的四分之一波长(λg/4)，其在非限制性示例中用于在毫米波波段的不同频率下的介质片112、RT/duriod 5880和6010。应理解的是，任何适合的微波基板可用于介质片112。在毫米波波段下，用于介质片112的市售的微波基板的使用允许天线100与标准平面电路技术(诸如，印刷电路板(Printed-Circuit-Broad，PCB)和低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，LTCC)技术)兼容，并且允许天线100适于低成本和低剖面天线100的大规模生产。此外，天线100可以提供宽工作带宽、改进的辐射性能、稳定的辐射性能、宽阻抗带宽、在工作带宽上不同频率处的对称辐射方向图、在工作带宽的不同频率下稳定的辐射方向图、低反向辐射、低交叉极化、高增益、稳定的增益和/或对电气性能的其它改进。
表I
在RT/duroid 5880和6010的材料中的四分之一波长
天线100可用于在各种频率(诸如但不限于38GHz波段、55GHz波段、60GHz波段、65GHz波段、77GHz波段等)下的天线应用。参照图3，其描绘了天线100的俯视图，其中标识了尺寸gy、gx、cx、cy、px、py、wx、wy、sx、sy、xl、yl、xw、yw、xm、ym、cd、c1、c2、d、d1、d2、t、fc、fw、fp、fg、fm、fn、a1、a2、b1和b2。应理解的是，根据天线100的(多个)工作波长目标来选择天线100的尺寸。例如，60GHz波段已经被许多国家分配作为开放网络(unlicensed band)，并且已经成为最有潜力的毫米波波段之一。表II提供了在60GHz波段下工作的天线100的示例尺寸。其使用标准PCB技术，基于具有0.787mm厚度的单层Rogers RT/duroid 5880(ε＝2.2，tanδ＝0.0009)介质片和9μm厚度的铜层。0.787mm厚度的介质片112对应于在60GHz下的电介质中的大约四分之一波长，如表I所给出的。
表II
在60GHz下的天线100的设计参数和尺寸值
参数 gx gy cx cy px py wx wy
值(mm) 14 14 9.1 10 4.7 5.6 1.45 1.3
值(λ0) 2.8 2.8 1.82 2 0.94 1.12 0.29 0.26
参数 sx sy xl yl xw yw xm ym
值(mm) 1.32 0.92 1.3 1.1 2 2.45 5.7 3.8
值(λ0) 0.26 0.18 0.26 0.22 0.4 0.49 1.14 0.76
参数 cd d t h fc fw fp fg
值(mm) 0.7 0.3 0.6 0.79 1 0.3 0.5 0.3
值(λ0) 0.14 0.06 0.12 0.16 0.2 0.06 0.1 0
参数 fm fn a1 a2 b1 b2 c1 c2
值(mm) 0.85 0.7 3.75 2.45 3.15 2.05 1.88 2.43
值(λ0) 0.17 0.14 0.75 0.49 0.63 0.41 0.38 0.49
参数 d1 d2
值(mm) 1.03 2.23
值(λ0) 0.21 0.45
*λ0是指在60GHz下的自由空间中的波长，即5mm。
参照图5，其描绘了在表II中给出的60GHz波长的尺寸下具有和不具有差分馈电网络的天线100的测量和仿真反射系数的曲线图。为了测量，差分馈电网络用于为天线馈电。集成有差分馈电网络的天线100的测量和仿真均示出大于17.9％(在56GHz与67GHz之间)的-10dB阻抗带宽，而无差分馈电网络的天线的仿真示出17％(在57GHz与66.5GHz之间)的阻抗带宽。
参照图6，其描绘了在表II中给出的60GHz波长的尺寸下具有和不具有差分馈电网络的天线100的测量和仿真轴比(AR)的曲线图。集成有差分馈电网络的天线100示出16.3％(在57.3GHz与67.3GHz之间)的仿真3dB AR带宽，而测量AR带宽为17.9％(在56.5GHz与67.5GHz之间)。不具有馈电网络的天线100示出17.4％(在56.8GHz与67.5GHz之间)的仿真AR带宽。因此，在这两种情况下的测量和仿真结果也具有良好的一致性。
参照图7，其描绘了在表II中给出的60GHz波长的尺寸下具有和不具有差分馈电网络的天线100的测量和仿真宽边CP增益(例如，LHCP增益)的曲线图。集成有差分馈电网络的天线100示出测量和仿真2dB LHCP增益带宽，其均为大约16.3％，具有分别在(在56.1GHz与65.8GHz之间)和(在57.7GHz与67.5GHz之间)的频率范围。该曲线图示出测量最大LHCP增益为发生在60GHz下的13.4dBi，以及仿真最大增益为发生在61GHz下的13.7dBi。不具有馈电网络的天线100示出仿真3dB LHCP增益带宽(其为18％(在56.3GHz与67.4GHz之间))，以及2dB LHCP增益带宽(其为14.6％(在57GHz与66GHz之间))。该曲线图示出仿真最大LHCP增益为14.2dBi。因此，测量和仿真增益结果具有良好的一致性，并且由于在实际应用中不需要使用差分馈电网络，所以天线100的实际增益将为大约14.2dBi。此外，因为知道不具有差分馈电网络的天线的增益以及由作为天线的物理口径的开口腔所描绘的区域，所以获得的天线的口径效率将为在60GHz下的85％。
图8、图9、图10、图11、图12和图13描绘了在58GHz、61GHz和65GHz下在XZ平面和YZ平面上的测量和仿真辐射方向图，其通过在相应平面上的峰值增益被标准化。图8到图13分别示出对于共面极化和交叉极化在测量与仿真之间的辐射方向图的良好一致性。两个平面上的辐射方向图关于固定在宽边方向上的主光束和最高增益是大体上对称的。交叉极化在如所期望的+z方向处是最低的，而在z轴的两侧上在较低倾斜角处较大。天线100示出在工作带宽内的所有三个示出的频率处，在两个平面中具有大于22dB的前后比的非常小的背瓣。应注意的是，在两个平面处的辐射方向图不是完全一样的，在XZ平面处的辐射方向图通常具有比在YZ平面处的旁瓣更大的旁瓣。这是由于当制造天线100时其与在位于仅沿ZX平面的其侧部处的馈电线集成导致的天线100的非对称整体结构。考虑到在实际应用中不需要使用差分馈电网络，因此实际的辐射方向图将是更对称的。
本主题公开所示实施例的上述描述(包括摘要中所描述的)并不意图是穷尽的，也不意图将公开的实施例限制为所公开的明确形式。尽管为了说明的目的，本文描述了特定实施例和示例，但相关领域的技术人员应认识到，在这些实施例和示例的范围内考虑的各种修改是可能的。
在这一点上，尽管结合各个实施例和相应的附图已经对本文主题进行了描述，但在适用的情况下，应理解的是，在不脱离其范围的前提下，可以使用其它类似实施例，或者可以对所描述的实施例进行修改或添加，以执行与本公开主题相同的、相似的、选择性的或替代的功能。因此，本公开主题不应限于本文所描述的单个实施例，而应被视为符合以下所附权利要求书的广度和范围。

Claims (23)

1.一种天线，包括：
介质片，包括：
贴片部分；以及
开口腔，围绕所述贴片部分的多个部分。
2.根据权利要求1所述的天线，其中所述贴片部分是交叉形贴片。
3.根据权利要求2所述的天线，其中所述交叉形贴片被成形为风车的形式。
4.根据权利要求1所述的天线，其中所述开口腔被成形为风车的形式。
5.根据权利要求4所述的天线，其中所述开口腔包括在所述贴片部分的相对侧上的两个腔部分，所述两个腔部分别围绕所述贴片部分的一半。
6.根据权利要求1所述的天线，其中所述开口腔被配置为产生圆极化辐射。
7.根据权利要求1所述的天线，其中所述天线关于所述天线的中心180度旋转对称。
8.根据权利要求1所述的天线，其中所述开口腔操作为所述天线的物理口径，能量通过所述物理口径被辐射。
9.根据权利要求8所述的天线，其中所述贴片部分将所述能量传送到所述开口腔以及在所述开口腔内传送能量。
10.根据权利要求1所述的天线，其中所述开口腔和所述贴片部分各自的形状和尺寸被选择为调整在所述开口腔内的电场分布。
11.根据权利要求1所述的天线，其中所述开口腔和所述贴片部分各自的形状和尺寸被选择为调整在所述开口腔、所述贴片部分和到所述贴片部分的馈电线的壁的一个或多个界面处的能量反射。
12.根据权利要求1所述的天线，其中所述天线在所述开口腔中具有均匀的电场分布。
13.根据权利要求1所述的天线，其中所述介质片还包括两条馈电线，分别接地连接至在所述贴片部分的相对侧处的所述贴片部分。
14.根据权利要求13所述的天线，其中所述贴片部分经由所述两条馈电线被差分地馈电。
15.根据权利要求1所述的天线，其中所述贴片部分包括在所述贴片部分的中心处的接地点。
16.根据权利要求1所述的天线，其中所述开口腔具有大体上等于所述天线的工作频率的四分之一波长的高度。
17.根据权利要求1所述的天线，其中所述开口腔的直径大于所述天线的工作频率的波长。
18.根据权利要求1所述的天线，其中所述介质片是单层微波基板。
19.一种系统，包括：
天线，包括具有第一风车形状的开口腔和具有第二风车形状的交叉形贴片部分，其中所述交叉形贴片部分在所述开口腔的边界内；以及
接地共面波导，在所述交叉形贴片部分的相对端处接地连接至所述交叉形贴片部分。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述接地共面波导被配置为差分地馈电所述交叉形贴片部分。
21.根据权利要求19所述的系统，其中所述开口腔包括：
第一腔部分，围绕所述交叉形贴片部分的第一半，其中所述第一腔部分包括彼此接地连接的第一组金属化过孔；以及
第二腔部分，围绕所述交叉形贴片部分的第二半，其中所述第二腔部分包括彼此接地连接的第二组金属化过孔，并且所述第二半与所述第一半相对。
22.一种装置，包括：
天线，包括具有一风车形状的开口腔和具有另一风车形状的交叉形贴片部分，其中所述交叉形贴片部分在所述开口腔的周界内，并且
其中所述天线被配置为产生圆极化辐射。
23.根据权利要求22所述的装置，其中所述天线关于所述天线的几何中心180度旋转对称。
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