CN109888511B - 一种圆极化微带平板天线 - Google Patents

一种圆极化微带平板天线 Download PDF

Info

Publication number
CN109888511B
CN109888511B CN201910298837.1A CN201910298837A CN109888511B CN 109888511 B CN109888511 B CN 109888511B CN 201910298837 A CN201910298837 A CN 201910298837A CN 109888511 B CN109888511 B CN 109888511B
Authority
CN
China
Prior art keywords
dielectric substrate
metal layer
antenna
microstrip
layer
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.)
Active
Application number
CN201910298837.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109888511A (zh
Inventor
彭立尧
薛旦
卞亨通
史颂华
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.)
Shanghai Geometry Partner Intelligent Driving Co ltd
Original Assignee
Shanghai Geometry Partner Intelligent Driving Co ltd
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 Shanghai Geometry Partner Intelligent Driving Co ltd filed Critical Shanghai Geometry Partner Intelligent Driving Co ltd
Priority to CN201910298837.1A priority Critical patent/CN109888511B/zh
Publication of CN109888511A publication Critical patent/CN109888511A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109888511B publication Critical patent/CN109888511B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明公开了一种圆极化微带平板天线，属于天线领域，包括微带阵列天线、第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板、第一金属层、第二金属层、第三金属、层波导层、微带线‑波导过渡器。微带阵列天线包括N个结构完全相同的天线单元，每个天线单元包括四个相同的金属矩形贴片，通过额外的金属条将处于对角线位置的一对贴片连接起来，在每个金属贴片与第一介质基板上设置有垂直金属通孔；本发明的天线实现了天线与有源器件的异面结构，减少了馈线的损耗及干扰，降低了有源网络对天线的影响，具有体积小、成本低、高增益、高隔离度等优点。

Description

一种圆极化微带平板天线
技术领域
本发明属于天线领域，具体为车载雷达所用的一种圆极化微带平板天线。
背景技术
天线按照极化特性可分为线极化、圆极化和椭圆极化三种，其中线极化天线被应用最广泛。相较于线极化天线，圆极化天线拥有抗干扰、防雨雾、抗衰减的优点，且收发天线间不需要满足严格的方向性。这些优点使得对圆极化天线的研究得到了人们的极大重视。
与其他形式的天线相比，微带阵列天线由于剖面低、体积小、易共形，易获得圆极化特性而被广泛采用。实现微带圆极化的原理是在辐射贴片与反射板之间激励两个极化方向正交的、幅度相等、相位相差90°的线极化波，其中单馈点法存在轴比带宽窄的缺点，多馈点法的馈电网络结构复杂，在高频段损耗较大，因此现有的技术还有待改进和发展。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种具有高增益、小体积、收发隔离度高、成本低、稳定可靠等优点的圆极化微带平板天线。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种圆极化微带平板天线，有微带阵列天线、第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板、第一金属层、第二金属层、第三金属层、波导层、微带线-波导过渡器、功分器。
所述第一介质基板、第一金属层、第二介质基板、第二金属层、波导层、第三金属层、第三介质基板从上至下依次叠加，第一介质基板上远离第一金属层的一侧设置微带阵列天线，微带阵列天线与第一介质基板上设置有垂直金属通孔，第一金属层上设置缝隙；第二介质基板上设置金属化通孔形成功分器，第二金属层上设置缝隙；第三介质基板上远离第三金属层的一侧设置接地板和馈线；
所述微带线-波导过渡器包括接地板、第三介质基板、第三金属层和辐射贴片。
第三介质基板和波导层通过微带线-波导过渡器的辐射贴片进行能量传输，第二介质基板和波导层通过第二金属层上设置的缝隙进行能量传输，微带阵列天线和第一介质基板通过第一金属层上设置的缝隙进行能量传输。
进一步地，所述微带阵列天线包括结构相同的N个天线单元。
进一步地，所述微带阵列天线中每个天线单元包括4个相同的金属矩形贴片，4个贴片呈两两等间距分布，间距为l，其中一对处于对角线位置的贴片通过金属条相连；
进一步地，天线单元的每一个贴片和第一介质基板都设置有一个垂直金属通孔。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：通过将微带线-波导过渡器与波导相连，实现了天线与有源器件的异面结构，减少了馈线的损耗及干扰，降低了有源网络对天线的影响；采用方形微带贴片，并对结构进行改进，在有限的体积内实现高增益、高隔离度的天线结构，具有低成本、小体积、高性能的优点。
附图说明
图1为本发明圆极化微带平板天线的三维立体图。
图2为本发明圆极化微带平板天线的截面结构示意图。
图3为本发明圆极化微带平板天线的详细结构图。其中，图(a)为第一介质基板(S1)上方的微带阵列天线1的结构，图(b)为第一介质基板(S1)上的结构，图(c)为第一金属层(M1)上的结构，图(d)为第二介质基板(S2)上的结构，图(e)为第二金属层(M2)上的结构，图(f)为波导层(2)的结构，图(g)为第三金属层(M3)上的结构，图(h)为第三介质基板(S3)上的结构，图(i)为第三介质基板(S3)下方的微带馈线结构。
图4为本发明圆极化微带平板天线的微带线-波导过渡器(T)的详细结构图。
图5为本发明实施例中圆极化微带平板天线的任意一个天线单元的参数示意图。
图6为本发明实施例中圆极化微带平板天线的三维波束方向图。
图7为本发明实施例中圆极化微带平板天线的二维波束方向图。
图8为本发明实施例中圆极化微带平板天线的轴比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1、图2，本发明一种圆极化微带平板天线，有微带阵列天线1、第一介质基板S1、第二介质基板S2、第三介质基板S3、第一金属层M1、第二金属层M2、第三金属层M3、波导层2、微带线-波导过渡器T、功分器D。
结合图3，第一介质基板S1、第一金属层M1、第二介质基板S2、第二金属层M2、波导层2、第三金属层M3、第三介质基板S3从上至下依次叠加，第一介质基板S1上远离第一金属层M1的一侧设置微带阵列天线1，微带阵列天线1与第一介质基板S1上设置有垂直金属通孔，第一金属层M1上设置缝隙；第二介质基板上设置金属化通孔形成功分器D，第二金属层M2上设置缝隙；第三介质基板S3上远离第三金属层M3的一侧设置接地板G和馈线。
结合图4，微带线-波导过渡器T2包括接地板G、第三介质基板S3、第三金属层M3和辐射贴片P。
第三介质基板S3和波导层2通过微带线-波导过渡器T的辐射贴片P进行能量传输，第二介质基板S2和波导层2通过第二金属层M2上设置的缝隙进行能量传输，微带阵列天线1和第一介质基板S1通过第一金属层M1上设置的缝隙进行能量传输。
进一步地，微带阵列天线1包括结构相同的N个天线单元。
进一步地，微带阵列天线1中每个天线单元包括4个相同的金属矩形贴片，4个贴片呈两两等间距分布，间距为l，其中一对处于对角线位置的贴片通过金属条相连；
进一步地，天线单元的每一个贴片和第一介质基板S1都设置有一个垂直金属通孔。
优选地，N＝4，l＝0.05mm～0.15mm。
优选地，第一介质基板S1、第二介质基板S2和第三介质基板S3的型号为Rogers3003，其厚度为127μm。
优选地，微带阵列天线1、第一金属层M1、第二金属层M2、第三金属层M3和波导层2的方孔内壁的材质均为铜；所述微带阵列天线1、第一金属层M1、第二金属层M2和第三金属层M3的厚度为18μm，波导层2的高度为0.5mm～2mm。
优选地，微带线-波导过渡器T的通孔直径为0.15～0.3mm，通孔间间距为0.2mm～0.4mm；功分器D的通孔直径为0.3～0.5mm，通孔间间距为0.5～0.7mm；微带阵列天线1和第一介质基板S1上的通孔直径为0.2～0.3mm。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述。
实施例
本发明实施例中天线的中心频率为77GHz。
结合图1、图2和图4，本实施例中微带线-波导过渡器T中通孔直径为0.2mm,通孔间间距为0.33mm。功分器D中通孔直径为0.4mm，通孔间间距为0.6mm。微带阵列天线1和第一介质基板S1上的通孔直径为0.25mm。
结合图1、图2和图5，本实施例中微带阵列天线1中每个天线单元的具体参数如下：a1＝a2＝0.8mm,b1＝b2＝0.09mm,c1＝0.71mm,c2＝0.75mm,d＝0.1mm。
本实施例中第一金属层M1的方孔的长度为1.5mm，宽度为0.24mm；第二金属层的M2的方孔的长度为1mm,宽度为0.75mm；第三金属层M3的方孔的长度为2.54mm，宽度为1.27mm。
结合图3c,本实施例中第三金属层M3中方孔中央放置的辐射贴片的长度为2.1mm，宽度为0.9mm。
对本发明的微带阵列天线进行收发天线隔离度的仿真测试，仿真结果表明，在77GHz的频率下，天线的隔离度能达到68dB。
结合图6和图7可知，本实施例中，天线的增益为11dB，3dB波束宽度约为26°，主副瓣比大于13dB,最大副瓣电平出现在theta＝66°处；结合图8可知，天线的轴比3dB波束宽度为±18°左右。
综上，本发明的天线实现了天线与有源器件的异面结构，减少了馈线的损耗及干扰，降低了有源网络对天线的影响，且通过金属贴片能够有效抑制副瓣，具有体积小、成本低、高增益、低副瓣、高隔离度等优点。

Claims (5)

1.一种圆极化微带平板天线，其特征在于，有微带阵列天线(1)、第一介质基板(S1)、第二介质基板(S2)、第三介质基板(S3)、第一金属层(M1)、第二金属层(M2)、第三金属层(M3)、波导层(2)、微带线-波导过渡器(T)、功分器(D)；
所述第一介质基板(S1)、第一金属层(M1)、第二介质基板(S2)、第二金属层(M2)、波导层(2)、第三金属层(M3)、第三介质基板(S3)从上至下依次叠加，第一介质基板(S1)上远离第一金属层(M1)的一侧设置微带阵列天线(1)，微带阵列天线(1)与第一介质基板(S1)上设置有垂直金属通孔，第一金属层(M1)上设置缝隙；第二介质基板上设置金属化通孔形成功分器(D)，第二金属层(M2)上设置缝隙；第三介质基板(S3)上远离第三金属层(M3)的一侧设置接地板(G)和馈线；
所述微带阵列天线(1)有结构相同的N个天线单元；所述微带阵列天线(1)中每个天线单元有4个相同的金属矩形贴片，4个贴片呈两两等间距分布，间距为l，其中一对处于对角线位置的贴片通过金属条相连；
所述微带线-波导过渡器(T)包括接地板(G)、第三介质基板(S3)、第三金属层(M3)和辐射贴片(P)；
所述第一介质基板(S1)、第二介质基板(S2)和第三介质基板(S3)的介电常数为3.04，
其厚度为127μm；
第三介质基板(S3)和波导层(2)通过微带线-波导过渡器(T)的辐射贴片(P)进行能量传输，第二介质基板(S2)和波导层(2)通过第二金属层(M2)上设置的缝隙进行能量传输，微带阵列天线(1)和第一介质基板(S1)通过第一金属层(M1)上设置的缝隙进行能量传输。
2.根据权利要求1所述的圆极化微带平板天线，其特征在于，天线单元的每一个贴片和第一介质基板(S1)都设置有一个垂直金属通孔。
3.根据权利要求1所述的圆极化微带平板天线，其特征在于，所述N＝4，l＝0.05mm～0.15mm。
4.根据权利要求1所述的圆极化微带平板天线，其特征在于，所述微带阵列天线(1)、第一金属层(M1)、第二金属层(M2)、第三金属层(M3)和波导层(2)的方孔内壁的材质均为铜；所述微带阵列天线(1)、第一金属层(M1)、第二金属层(M2)和第三金属层(M3)的厚度为18μm，波导层(2)的高度为0.5mm～2mm。
5.根据权利要求1所述的圆极化微带平板天线，其特征在于，所述微带线-波导过渡器(T)的通孔直径为0.15～0.3mm，通孔间间距为0.2mm～0.4mm功分器(D)的通孔直径为0.3～0.5mm，通孔间间距为0.5～0.7mm；微带阵列天线(1)和第一介质基板(S1)上的通孔直径为0.2～0.3mm。
CN201910298837.1A 2019-04-15 2019-04-15 一种圆极化微带平板天线 Active CN109888511B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910298837.1A CN109888511B (zh) 2019-04-15 2019-04-15 一种圆极化微带平板天线

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910298837.1A CN109888511B (zh) 2019-04-15 2019-04-15 一种圆极化微带平板天线

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109888511A CN109888511A (zh) 2019-06-14
CN109888511B true CN109888511B (zh) 2023-12-08

Family

ID=66937333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910298837.1A Active CN109888511B (zh) 2019-04-15 2019-04-15 一种圆极化微带平板天线

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109888511B (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0954049A2 (en) * 1998-04-28 1999-11-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Circuit board bonding method, branch circuit and its designing method, waveguide-microstrip transition, and application to HF circuit, antenna and communication system
KR20030054827A (ko) * 2001-12-26 2003-07-02 한국전자통신연구원 원형 편파 마이크로스트립 패치 안테나 및 이를 순차 회전급전 배열한 배열 안테나
CN101295818A (zh) * 2007-04-16 2008-10-29 捷讯研究有限公司 用于无线设备的双极化微带贴片天线阵列及相关方法
CN102522627A (zh) * 2011-12-09 2012-06-27 东南大学 垂直极化定向印刷滤波天线
GB201406416D0 (en) * 2013-08-15 2014-05-21 Nuctech Co Ltd Wideband patch antennas antenna arrays
CN206211022U (zh) * 2016-10-09 2017-05-31 北京理工雷科电子信息技术有限公司 一种毫米波汽车雷达系统微带阵列天线
CN107565225A (zh) * 2017-07-18 2018-01-09 东南大学 一种阵列天线结构及多层过孔结构
CN108173008A (zh) * 2017-12-07 2018-06-15 西安电子科技大学 一种新型平面全向圆极化天线、无线通信基站、移动终端
CN108879091A (zh) * 2018-06-07 2018-11-23 南京理工大学 一种宽带圆极化微带阵列天线
CN109286081A (zh) * 2018-08-03 2019-01-29 西安电子科技大学 基片集成波导馈电的宽带平面阵列天线
CN109343053A (zh) * 2018-11-26 2019-02-15 上海瀚唯科技有限公司 4d毫米波雷达系统空间信息感知方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0954049A2 (en) * 1998-04-28 1999-11-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Circuit board bonding method, branch circuit and its designing method, waveguide-microstrip transition, and application to HF circuit, antenna and communication system
KR20030054827A (ko) * 2001-12-26 2003-07-02 한국전자통신연구원 원형 편파 마이크로스트립 패치 안테나 및 이를 순차 회전급전 배열한 배열 안테나
CN101295818A (zh) * 2007-04-16 2008-10-29 捷讯研究有限公司 用于无线设备的双极化微带贴片天线阵列及相关方法
CN102522627A (zh) * 2011-12-09 2012-06-27 东南大学 垂直极化定向印刷滤波天线
GB201406416D0 (en) * 2013-08-15 2014-05-21 Nuctech Co Ltd Wideband patch antennas antenna arrays
CN206211022U (zh) * 2016-10-09 2017-05-31 北京理工雷科电子信息技术有限公司 一种毫米波汽车雷达系统微带阵列天线
CN107565225A (zh) * 2017-07-18 2018-01-09 东南大学 一种阵列天线结构及多层过孔结构
CN108173008A (zh) * 2017-12-07 2018-06-15 西安电子科技大学 一种新型平面全向圆极化天线、无线通信基站、移动终端
CN108879091A (zh) * 2018-06-07 2018-11-23 南京理工大学 一种宽带圆极化微带阵列天线
CN109286081A (zh) * 2018-08-03 2019-01-29 西安电子科技大学 基片集成波导馈电的宽带平面阵列天线
CN109343053A (zh) * 2018-11-26 2019-02-15 上海瀚唯科技有限公司 4d毫米波雷达系统空间信息感知方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Ka波段SIW馈电的圆极化贴片阵列天线设计;仵娜;汪敏;胡磊;徐建凯;吴文;;微波学报(第S2期);全文 *
Millimeter-Wave Transition From Waveguide to Two Microstrip Lines Using Rectangular Patch Element;Hideo Iizuka et al.;IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques;第55卷(第5期);全文 *
宽频带缝隙馈电双层贴片微带天线设计;周兵;邹传云;;信息技术与网络安全(第02期);全文 *
无线传感器网络中的整流天线技术研究进展;张光旻;洪劲松;王秉中;;电信科学(第04期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109888511A (zh) 2019-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10044111B2 (en) Wideband dual-polarized patch antenna
CN109037930B (zh) 基于层叠的微带和基片集成波导馈电的宽带阵列天线
KR101543648B1 (ko) 그리드 어레이 안테나 및 집적 구조
US7099686B2 (en) Microstrip patch antenna having high gain and wideband
US8537068B2 (en) Method and apparatus for tri-band feed with pseudo-monopulse tracking
US5892482A (en) Antenna mutual coupling neutralizer
US5086304A (en) Flat phased array antenna
US8063841B2 (en) Wideband high gain dielectric notch radiator antenna
CN111987435B (zh) 一种低剖面双极化天线、阵列天线及无线通信设备
US7443356B2 (en) Antenna module
CN110707427A (zh) 一种硅基小型共口径双频双极化宽带阵列天线
US10978812B2 (en) Single layer shared aperture dual band antenna
US7710342B2 (en) Crossed-dipole antenna for low-loss IBOC transmission from a common radiator apparatus and method
CN112768947A (zh) 一种Ka频段的单馈点圆极化天线
KR20050117316A (ko) 다층 원형 도체 배열을 이용한 마이크로스트립 스택 패치안테나 및 그를 이용한 평면 배열 안테나
CN115207636A (zh) 一种缝隙耦合多点馈电的毫米波圆极化天线单元
US20160156105A1 (en) Combined aperture and manifold applicable to probe fed or capacitively coupled radiating elements
CN111725619B (zh) 一种电扫天线
CN110504527B (zh) 一种新型结构的l与x波波段共口径天线
CN209766654U (zh) 一种圆极化微带平板天线
CN109888511B (zh) 一种圆极化微带平板天线
US11296424B2 (en) Bump mounted radiating element architecture
CN107994354B (zh) 一种空间复用双频收发天线阵列
TWI674704B (zh) 低旁波瓣陣列天線
US9595756B1 (en) Dual polarized probe coupled radiating element for satellite communication applications

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
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20200107

Address after: 201206 second floor, t12b-ii, No. 615, ningqiao Road, China (Shanghai) pilot Free Trade Zone, Pudong New Area, Shanghai

Applicant after: Shanghai geometry partner intelligent driving Co.,Ltd.

Address before: 200438, room 4, building 4, building 135, Wei Lu, Yangpu District, Shanghai,

Applicant before: SHANGHAI HANNWAY TECHNOLOGY Corp.,Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant