CN109273835A - 一种基于结构复用的大频比共口径天线 - Google Patents
一种基于结构复用的大频比共口径天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109273835A CN109273835A CN201811002125.2A CN201811002125A CN109273835A CN 109273835 A CN109273835 A CN 109273835A CN 201811002125 A CN201811002125 A CN 201811002125A CN 109273835 A CN109273835 A CN 109273835A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dielectric layer
- copper clad
- clad layers
- antenna
- frequency signal
- 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.)
- Granted
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
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/0006—Particular feeding systems
- H01Q21/0037—Particular feeding systems linear waveguide fed arrays
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/0006—Particular feeding systems
- H01Q21/0075—Stripline fed arrays
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
- H01Q21/064—Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q21/00—Antenna arrays or systems
- H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
- H01Q21/061—Two dimensional planar arrays
- H01Q21/065—Patch antenna array
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
本发明属于共口径天线的技术领域,具体提供一种基于结构复用的大频比共口径天线,用以克服现有大频比天线设计当中不同频段天线阵面分离、口径利用效率低、天线间隔离效果不明显的问题。本发明利用基片集成波导的低剖面及金属化的封闭结构,设计天线辐射结构既作为SIW缝隙阵天线,又作为贴片天线;再分别利用波导馈电结构馈送高频信号,微带馈电结构馈送低频信号,实现同一辐射结构下的大频比双频率辐射;同时,利用基片集成波导对低频信号的截止特性以及光子带隙结构对高频信号的带阻作用,使得高频信号与低频信号在高口径利用率高的前提下仍能达到高隔离度。
Description
技术领域
本发明属于共口径天线的技术领域,涉及未来5G通信中sub-6GHz频段与毫米波频段共口径天线,具体为一种基于结构复用的大频比共口径天线。
背景技术
未来5G时代中,微波频段的可用频谱减少,进一步可实现的增益受到限制,为克服这一问题,毫米波技术得到越来越多的关注,然而毫米波频段损耗较大,不适合远距离传输;因此,将微波与毫米波频段结合使用是未来通信的发展趋势,相应的能同工作在以上两个频段的大频比共口径天线必不可少。
以往的大频比共口径天线的设计中,由于频比较大,高低频天线的辐射结构和电尺寸差异明显,多采用不同频段天线分离的结构。例如,文献“S.G.Zhou,P.K.Tan andT.H.Chio,《Wideband,low profile P-and Ku band shared aperture antenna withhigh isolation and low cross-polarisation》,IET Microw.,Antennas Propag.,vol.7,no.4,pp.223-229,Mar.2013.”中采用重叠技术设计P/Ku频段共口径天线,将不同频段的贴片天线重叠放置在不同层,并且低频频段的贴片可用作高频天线的金属地;由于高频贴片对低频结构有一定遮挡,因而对高频辐射口径面积存在一定限制,只能为低频辐射面积的一小部分,导致口径利用率低。
又如,文献“B.J.Xiang,S.Y.Zheng,H.Wong,Y.M.Pan,K.X.Wang and M.H.Xia,《AFlexible Dual-Band Antenna With Large Frequency Ratio and Different RadiationProperties Over the Two Bands》,in IEEE Transactions on Antennas andPropagation,vol.66,no.2,pp.657-667,Feb.2018.”中的C/Ka频段共口径天线,利用SIW腔作为频率选择结构,实现单端口对不同频率天线的同时馈电,进一步提高馈电电路的集成化,但未实现天线的结构集成,不同的天线占用不同的空间,同样存在口径利用率低的问题。
可以发现,现有方案一般将不同频段阵面分离排布,并通过加大阵列间距或增加带阻结构以提升隔离度,导致口径利用率极低,无法满足小型基站和移动平台的应用需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有大频比天线设计当中不同频段天线阵面分离、口径利用效率低、天线间隔离效果不明显的问题,提供一种基于结构复用的大频比共口径天线;本发明基于结构复用的概念,在同一辐射主体下完成高低频辐射。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种基于结构复用的大频比共口径天线,包括天线辐射结构1、波导馈电结构2及微带馈电结构3,其特征在于,所述天线辐射结构包括从下往上依次层叠的下介质层17、金属地16、中介质层15、下金属覆铜层14、上介质层13及上金属覆铜层11,所述上金属覆铜层11上开设SIW缝隙阵,并且上金属覆铜层11与下金属覆铜层14通过贯穿上介质层13的金属化过孔12连接、共同构成辐射天线;所述微带馈电结构3设置于下介质层14的下方,通过对应开设于金属地16上的耦合缝18耦合激励辐射天线;所述波导馈电结构2由波导口21和与之连接的波导转SIW过渡结构构成,所述波导转SIW过渡结构由贯穿中介质层15与下介质层17的金属化通孔22构成,所述金属化通孔22将下金属覆铜层14、金属地16连接在一起,并且下金属覆铜层14与金属地16上对应开设窗口,所述波导口设置于下介质层17下方。
进一步的,所述微带馈电结构3由SMA接头31及与之相连的微带线32构成,所述微带线32中串联有光子带隙结构33、用于隔离高频信号。
本发明的工作原理在于:利用基片集成波导的低剖面及金属化的封闭结构,将其视为一个有一定厚度的贴片单元天线,即下金属覆铜层14、上介质层13、上金属覆铜层11及金属化过孔12共同构成的辐射天线既作为SIW缝隙阵天线,又作为贴片天线;再分别利用波导馈电结构馈送高频信号,微带馈电结构馈送低频信号,实现同一辐射结构下的大频比双频率辐射。同时,在低频微带馈线(微带线32)上串联一个光子带隙结构,利用基片集成波导对低频信号的截止特性以及光子带隙结构对高频信号的带阻作用,使得高频信号与低频信号在高口径利用率高的前提下仍能达到较高的隔离效果;另外,波导转SIW过渡结构中金属化通孔22还可以作为低频贴片天线的短路通孔,对贴片天线工作频率进行微调。
综上,本发明的有益效果为:
1.本发明基于结构复用的概念,实现同一辐射结构下的大频比双频率辐射,天线相对空间占用小,结构重复利用率最高;
2.本发明馈电结构分离,利用波导截止特性以及光子带隙结构的高频抑制特性,在传输部分直接滤掉别的频率信号,不引入额外的滤波结构,达到现有大频比共口径天线达不到的高隔离度。
附图说明
图1是本发明基于结构复用的大频比共口径天线结构示意图。
图2是本发明基于结构复用的大频比共口径天线结构剖视图。
图3是本发明的上金属覆铜层的结构示意图。
图4是本发明实施例中大频比共口径天线隔离度仿真示意图。
图5是本发明实施例中大频比共口径天线低频工作仿真方向图。
图6是本发明实施例中大频比共口径天线高频工作仿真方向图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
本实施例提供一种基于结构复用的大频比共口径天线,其结构如图1、图2所示,包括天线辐射结构1、波导馈电结构2及微带馈电结构3;本实施例中天线的尺寸为80mm×80mm×2.591mm,工作频率在S(3.4-3.5GHz)和V(59-60GHz)两个频段,其中,S频段利用贴片单元实现,V频段利用SIW缝隙阵天线实现;二者利用结构上的特殊性,进行融合,实现正常工作前提下的高口径利用效率和高隔离度;
本实施例中,天线辐射结构包括从下往上依次层叠的下介质层17、金属地16、中介质层15、下金属覆铜层14、上介质层13及上金属覆铜层11;如图3所示,上金属覆铜层11上开设为12×12的SIW缝隙阵,每个矩形缝隙尺寸均为1.8mm×0.2mm、纵向相邻缝隙间距2.1mm、缝隙偏离中心线0.19mm;上金属覆铜层11与下金属覆铜层14通过贯穿上介质层13的金属化过孔12连接,过孔12直径为0.5mm、孔间距为0.8mm,还设有调谐孔19、其直径为0.3mm;下金属覆铜层14、上介质层13、上金属覆铜层11及金属化过孔12共同构成的辐射天线既作为SIW缝隙阵天线,又作为贴片天线;本实施例中,所有介质层(介质基板)的相对介电常数均为2.2,上、下介质层的厚度为0.508mm,中介质层的厚度为1.575mm,所有金属层厚度均为0.5盎司;
所述微带馈电结构3设置于下介质层14的下方,由SMA接头31及与之相连的微带线32构成,所述微带线32中串联有光子带隙结构33、用于隔离高频信号;微带馈电结构通过对应开设于金属地16上的H型槽(耦合缝)18耦合激励贴片天线;
所述波导馈电结构2由波导口21和与之连接的波导转SIW过渡结构构成,所述波导转SIW过渡结构由贯穿中介质层15与下介质层17的金属化通孔22构成,所述金属化通孔22将下金属覆铜层14、金属地16连接在一起,如图2所示,为保证金属化通孔22的实现,下介质层17下方还设置有一圈金属层;如图3所示,下金属覆铜层14与金属地16上对应开设矩形窗口,保证能量馈入SIW缝隙阵天线;所述波导口21通过法兰盘固定于下介质层下方。
对上述基于结构复用的大频比共口径天线进行仿真,如图4所示为其隔离度仿真示意图,如图5所示为天线在低频工作时的仿真方向图,如图6所示为其高频工作仿真方向图;由图可以看到,该天线能在上述两个频段上正常辐射,且高低频通道间能达到较高的隔离度。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,本说明书中所公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换;所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以任何方式组合。
Claims (2)
1.一种基于结构复用的大频比共口径天线,包括天线辐射结构1、波导馈电结构2及微带馈电结构3,其特征在于,所述天线辐射结构包括从下往上依次层叠的下介质层17、金属地16、中介质层15、下金属覆铜层14、上介质层13及上金属覆铜层11,所述上金属覆铜层11上开设SIW缝隙阵,并且上金属覆铜层11与下金属覆铜层14通过贯穿上介质层13的金属化过孔12连接、共同构成辐射天线;所述微带馈电结构3设置于下介质层17的下方,通过对应开设于金属地16上的耦合缝18耦合激励辐射天线;所述波导馈电结构2由波导口21和与之连接的波导转SIW过渡结构构成,所述波导转SIW过渡结构由贯穿中介质层15与下介质层17的金属化通孔22构成,所述金属化通孔22将下金属覆铜层14、金属地16连接在一起,并且下金属覆铜层14与金属地16上对应开设窗口,所述波导口设置于下介质层17下方。
2.按权利要求1所述基于结构复用的大频比共口径天线,其特征在于,所述微带馈电结构3由SMA接头31及与之相连的微带线32构成,所述微带线32中串联有光子带隙结构33、用于隔离高频信号。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811002125.2A CN109273835B (zh) | 2018-08-30 | 2018-08-30 | 一种基于结构复用的大频比共口径天线 |
US16/556,258 US10879616B2 (en) | 2018-08-30 | 2019-08-30 | Shared-aperture antenna |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201811002125.2A CN109273835B (zh) | 2018-08-30 | 2018-08-30 | 一种基于结构复用的大频比共口径天线 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109273835A true CN109273835A (zh) | 2019-01-25 |
CN109273835B CN109273835B (zh) | 2020-09-25 |
Family
ID=65154568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201811002125.2A Active CN109273835B (zh) | 2018-08-30 | 2018-08-30 | 一种基于结构复用的大频比共口径天线 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109273835B (zh) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110233329A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-09-13 | 电子科技大学 | 一种基于结构复用的小型化高隔离度共口径天线 |
CN110233330A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-09-13 | 电子科技大学 | 一种基于结构复用的三频共口径天线 |
CN110474164A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-11-19 | 惠州市德赛西威智能交通技术研究院有限公司 | 一种车载毫米波宽带基片集成波导缝隙天线 |
CN110854531A (zh) * | 2019-11-30 | 2020-02-28 | Oppo广东移动通信有限公司 | 天线装置及电子设备 |
CN111370857A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-07-03 | 东南大学 | 一种基于基片集成多线馈电网络的天线 |
CN113690634A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-23 | 西南交通大学 | 一种基于siw馈电的紧凑5g双频带毫米波线阵天线 |
CN114171909A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-11 | 四川九洲电器集团有限责任公司 | 一种siw圆极化单脉冲天线 |
CN114843756A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-02 | 上海卷积通讯技术有限公司 | 一种导航全频段高精度空气耦合天线 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016091099A1 (en) * | 2014-12-12 | 2016-06-16 | Huawei Technologies Co., Ltd. | High coverage antenna array and method using grating lobe layers |
US20160204514A1 (en) * | 2015-01-12 | 2016-07-14 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Printed circuit board for antenna system |
CN106356622A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-01-25 | 南京理工大学 | 高增益双频双圆极化共口径平面阵列天线 |
CN107579344A (zh) * | 2017-08-17 | 2018-01-12 | 电子科技大学 | 毫米波基片集成波导双圆极化低副瓣共口径阵列天线 |
-
2018
- 2018-08-30 CN CN201811002125.2A patent/CN109273835B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016091099A1 (en) * | 2014-12-12 | 2016-06-16 | Huawei Technologies Co., Ltd. | High coverage antenna array and method using grating lobe layers |
US20160204514A1 (en) * | 2015-01-12 | 2016-07-14 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Printed circuit board for antenna system |
CN106356622A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-01-25 | 南京理工大学 | 高增益双频双圆极化共口径平面阵列天线 |
CN107579344A (zh) * | 2017-08-17 | 2018-01-12 | 电子科技大学 | 毫米波基片集成波导双圆极化低副瓣共口径阵列天线 |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110233329A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-09-13 | 电子科技大学 | 一种基于结构复用的小型化高隔离度共口径天线 |
CN110233330A (zh) * | 2019-05-10 | 2019-09-13 | 电子科技大学 | 一种基于结构复用的三频共口径天线 |
CN110233329B (zh) * | 2019-05-10 | 2020-12-29 | 电子科技大学 | 一种基于结构复用的小型化高隔离度共口径天线 |
CN110474164A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-11-19 | 惠州市德赛西威智能交通技术研究院有限公司 | 一种车载毫米波宽带基片集成波导缝隙天线 |
CN110854531A (zh) * | 2019-11-30 | 2020-02-28 | Oppo广东移动通信有限公司 | 天线装置及电子设备 |
CN110854531B (zh) * | 2019-11-30 | 2022-03-15 | Oppo广东移动通信有限公司 | 天线装置及电子设备 |
CN111370857A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-07-03 | 东南大学 | 一种基于基片集成多线馈电网络的天线 |
CN113690634A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-11-23 | 西南交通大学 | 一种基于siw馈电的紧凑5g双频带毫米波线阵天线 |
CN114171909A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-11 | 四川九洲电器集团有限责任公司 | 一种siw圆极化单脉冲天线 |
CN114843756A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-02 | 上海卷积通讯技术有限公司 | 一种导航全频段高精度空气耦合天线 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109273835B (zh) | 2020-09-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109273835A (zh) | 一种基于结构复用的大频比共口径天线 | |
US10673135B2 (en) | 5G terminal antenna with reconfigurable radiation pattern | |
CN103594779B (zh) | 用于毫米波频段的基片集成天线及其阵列天线 | |
CN111987435B (zh) | 一种低剖面双极化天线、阵列天线及无线通信设备 | |
Jilani et al. | Millimeter-wave frequency reconfigurable T-shaped antenna for 5G networks | |
CN112563730B (zh) | 适用于5g全频段通信的高隔离度超宽带mimo天线 | |
Hwang et al. | 28 GHz and 38 GHz dual-band vertically stacked dipole antennas on flexible liquid crystal polymer substrates for millimeter-wave 5G cellular handsets | |
US11984645B2 (en) | Antenna element and electronic device | |
CN112259962B (zh) | 基于双模平行波导的双频段共口径天线阵 | |
CN104882677B (zh) | 具有高共模抑制比的差分缝隙mimo天线 | |
EP1267446A1 (en) | Device for the reception and/or the transmission of electromagnetic signals with radiation diversity | |
CN107645067A (zh) | 一种微带阵列天线 | |
CN105958192B (zh) | 一种采用Peano分形电磁带隙结构的双频抗多径导航天线 | |
CN115275587A (zh) | 一种新型共口径天线 | |
US11695197B2 (en) | Radiating element, antenna assembly and base station antenna | |
CN114597636A (zh) | 一种宽频超低轮廓双极化天线 | |
CN110233330B (zh) | 一种基于结构复用的三频共口径天线 | |
CN110112579A (zh) | 一种基于结构复用的背腔式双频共口径天线 | |
Ashraf et al. | Substrate integrated waveguide antennas/array for 60 GHz wireless communication systems | |
Farahani et al. | A Novel Planar Coupled-resonator Cavity-backed Slot Array Filtenna | |
CN113690621A (zh) | 一种基于多层pcb板的小型化高效率蓝牙天线 | |
CN112117544A (zh) | 一种低交叉极化超宽带低剖面双极化天线 | |
CN110112580A (zh) | 一种基于结构复用的圆波导双频共口径天线 | |
Mozharovskiy et al. | Dual-Polarized Integrated Lens Antenna for Outdoor 60 GHz Point-to-Point Systems | |
Giledi et al. | Design of 28/38 GHz antenna array with improved gain and bandwidth |
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 | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |