CN110518351A - 一种双极化毫米波天线单元及天线阵列 - Google Patents

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CN110518351A CN201910877217.3A CN201910877217A CN110518351A CN 110518351 A CN110518351 A CN 110518351A CN 201910877217 A CN201910877217 A CN 201910877217A CN 110518351 A CN110518351 A CN 110518351A
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Abstract

本发明提供了一种双极化毫米波天线单元及天线阵列，包括从上往下包括四层介质板，采用中文字体“囍”字作为该毫米波艺术天线的辐射贴片，由于该字体具有对称的结构，实现了双极化，提高天线的信道容量，还拓宽了频带的利用率。此外，由于采用了高阶模谐振腔的一分四的功分器，使天线的物理尺寸小型化。圆极化天线在适应不同极化天线之间有更好匹配的先天优势。由于使用将线极化子阵列转为圆极化大阵列的缘故，故两个端口之间具有较高的隔离度。此外，通过使用线圆转换技术，还降低了生产制造的成本。该毫米波艺术天线能够覆盖24.75‑27.5GHz频段，使用不同的馈电网络实现了双线极化的阵列和双圆极化的阵列。因此，该天线同时具备高增益、高端口隔离度、圆线转换的特性。

Description

一种双极化毫米波天线单元及天线阵列
[技术领域]
本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种双极化毫米波天线单元及天线阵列。
[背景技术]
随着现代移动通信的发展，设备的使用频率往高频率的方向演进。根据中国工信部发布的标准，中国5G毫米波频段为24.75GHz-27.5GHz。设计一款适用于中国5G毫米波频段的艺术天线是很有必要的，这样既起到传播电磁波的功能，也起到了传播中国文化的功能。为了提高天线的信道容量，和提高频带的利用率，研究双极化天线是必要的，由于随着频率的升高信号在传输过程中衰减比较严重，所以制备高增益的天线是很有必要的。同时由于圆极化在解决多径问题和极化不匹配方面有更好的优势，所以圆极化天线研究是必要的。
双极化毫米波艺术天线，由于中文字体形状固定，其电流的方向难以控制，要使其两个极化的带宽都能够覆盖中国毫米波(24.75GHz-27.5GHz,10.5％)的频段，其馈电位置的选择是一个难点。没有好的馈电位置和对称的字体，会使辐射方向图出现变形，不能实现双极化。为了既能实现双极化，又能实现对称的方向图，需要选择对称的字体，和合理的馈电位置。所以现有的中文艺术天线要么只实现了单极化，要么只实现了较窄的带宽。
对于将线极化的小阵列转换为圆极化大阵列，要实现不对称的相邻两个端口之间有90°相位差的馈电网络是一个难点。通常隔离度也是双圆极化天线的难点，一般的双圆极化天线的隔离度均小于20dB，隔离度低证明两个端口之间的互耦严重，两个信号之间的信号有干扰。
[发明内容]
本发明目的是提供一款能够覆盖24.75-27.5GHz频段的毫米波艺术天线，使用不同的馈电网络实现了双线极化的阵列和双圆极化的阵列。
本发明的技术方案如下：
一种双极化毫米波天线单元，包括从上往下依次为第一介质板、第二介质板、第三介质板、第四介质板，所述第一介质板上设有四片朝向相同的辐射贴片，所述第二介质板上表面蚀刻着四个相同的十字耦合缝隙，整个介质板充当一个一分四的功分器，第二介质板也设有金属化过孔将第二介质板的上下表面覆铜藕接，形成高阶模谐振腔；所述第三介质板和第四介质板设有馈电结构，所述第三介质板上表面蚀刻着一个十字耦合缝隙，所述第四介质板的上表面蚀刻着一个一字耦合缝隙，还包括互相垂直的输入端口一和输入端口二，所述输入端口一设置在第三介质板上，所述输入端口二设置在第四介质板上，所述第三介质板与第四介质板的上下表面均覆铜。
进一步地，所述四块辐射贴片以2*2的方式设置在所述第一介质板上表面，且四块辐射贴片作为子单元相互分离，形成天线单元的天线辐射臂。
进一步地，所述辐射贴片为左右对称的囍字形金属片。
进一步地，所述第二介质板的十字耦合缝隙的几何中心与单个辐射贴片的几何中心位置相对应。
进一步地，所述第三介质板的十字耦合缝隙的几何中心与第二介质板的四个十字耦合缝隙的几何中心位置相对应；所述第四介质板的一字耦合缝隙的几何中心与第三介质板的十字耦合缝隙的几何中心位置相对应。
所述第三介质板设有金属化过孔，所述金属化过孔与所述输入端口一围合成第一凸字形 SIW结构，所述第四介质板设有金属化过孔，所述金属化过孔与所述输入端口二围合成第二凸字形SIW结构；且所述第一凸字形SIW结构与第二凸字形SIW结构夹角成90度。
另一方面提供一种双线极化毫米波天线阵列，包括四个上述双极化毫米波天线单元，从上往下依次为第一介质板、第二介质板、第三介质板、第四介质板；四个天线单元以2*2的方式设置在所述第一介质板上表面，且四个天线单元作为子阵列相互分离，形成双线极化毫米波天线阵列的天线辐射臂；在第二介质板上设有与第一介质板上表面辐射贴片相对应的十字耦合缝隙，数量与辐射贴片的数量一致；所述第三介质板上设有与天线单元数量相同的十字耦合缝隙，第三介质板十字耦合缝隙的几何中心点与天线单元的几何中心位置相对应；所述第四介质板设有与天线单元数量相同的一字耦合缝隙，第四介质板一字耦合缝隙的位置与第三介质板的十字耦合缝隙的几何中心位置相对应。
进一步地，还包含馈电网络以及第三介质板、第四介质板的波导转换到SIW结构，互相垂直的端口一和端口二；第三介质板和第四介质板分别通过使用一个一分四的功分器、一个波导转SIW的转接口，能量馈到这个一分四的功分器上给四个天线单元提供等幅度、等相位的能量，使阵列实现高的增益，其中端口一设在第三介质板上，端口二设在第四介质板上，在第二介质板、第三介质板、第四介质板上均设有金属化过孔。
另一方面提供一种双圆极化毫米波天线阵列，包括四个上述双极化毫米波天线单元，从上往下依次为第一介质板、第二介质板、第三介质板、第四介质板；四个天线单元以2*2的方式设置在所述第一介质板上表面，四个天线单元以右下角天线单元为基准分别旋转90°,180°，270°，且四个天线单元作为子阵列相互分离，形成双圆极化毫米波天线阵列的天线辐射臂；在第二介质板上设有与第一介质板上表面辐射贴片相对应的十字耦合缝隙，数量与辐射贴片的数量一致；所述第三介质板上设有与天线单元数量相同的十字耦合缝隙，第三介质板十字耦合缝隙的几何中心点与天线单元的几何中心位置相对应；所述第四介质板设有与天线单元数量相同的一字耦合缝隙，四个一字耦合缝隙以右下角一字耦合缝隙为基准分别旋转90°,180°，270°，第四介质板一字耦合缝隙的位置与第三介质板的十字耦合缝隙的几何中心位置相对应。
进一步地，还包含馈电网络以及第三介质板、第四介质板的波导转换到SIW结构，互相垂直的端口一和端口二；第三介质板和第四介质板分别通过使用一个序列馈电功分器、一个波导转SIW的转接口，能量馈到这个序列馈电功分器上给四个天线单元提供等幅度、相邻的端口有90°相位差的能量，使阵列实现高的增益，其中端口一设在第三介质板上，端口二设在第四介质板上，在第二介质板、第三介质板、第四介质板上均设有金属化过孔。
本发明具有如下优点：
该天线单元采用中文字体“囍”字作为毫米波艺术天线的辐射贴片，由于该字体具有对称的结构，实现了双极化，提高天线的信道容量，还拓宽了频带的利用。
该双线极化天线阵列采用了高阶模谐振腔的一分四的功分器，使天线的物理尺寸小型化。使用一个简易的一分四的功分器，实现了一个4*4的天线阵列，实现了高增益，抵消了在高频时传输高的传输损耗。还通过对天线单元转向并在馈电网络相邻的端口之间有90°的相位差，实现了覆盖(24.75-27.5GHz)这个频段的轴比和带宽。
该双圆极化天线阵列使用将线极化子阵列转为圆极化大阵列的缘故，故两个端口之间具有较高的隔离度。此外，由于使用线圆转换，还降低了生产制造的成本。
[附图说明]
图1为本发明天线单元立体透视图及分层图。
图2为本发明天线单元结构尺寸图。
图3为本发明天线单元模拟仿真的S参数。
图4为本发明天线单元模拟仿真的增益图。
图5为本发明天线单元方向图。
图6为本发明双线极化天线阵列结构尺寸图。
图7为本发明双线极化天线阵列结构模拟仿真的S参数。
图8为本发明双线极化天线阵列结构模拟仿真的增益图。
图9为本发明双线极化天线阵列结构模拟仿真的方向图。
图10为本发明双圆极化天线阵列结构尺寸图。
图11为本发明双圆极化天线阵列结构模拟仿真的S参数。
图12为本发明双圆极化天线阵列结构轴比的仿真图。
图13为本发明双圆极化天线阵列结构模拟仿真的增益图。
图14为本发明双圆极化天线阵列结构模拟仿真的方向图。
1为第一介质板、2为第二介质板、3为第三介质板、4为第四介质板、11为辐射贴片、21为第二介质层十字耦合缝隙，22为第二介质层金属化过孔、23为高阶模谐振腔、31为第三介质层十字耦合缝隙、32为第三介质层金属化过孔、33为端口一、34为双线极化天线阵列第三介质层一分四功分器、35为双线极化天线阵列第三介质层波导转SIW、36为双线极化天线阵列端口一、37为双圆极化天线阵列第三介质层序列馈电功分器、38为双圆极化天线阵列第三介质层波导转SIW、39为双圆极化天线阵列端口一、41为第四介质层一字耦合缝隙、 42为第四介质层金属化过孔、43为端口二、44为双线极化天线阵列第四介质层一分四功分器、45为双线极化天线阵列第四介质层波导转SIW、46为双线极化天线阵列端口二、47为双圆极化天线阵列第四介质层序列馈电功分器、48为双圆极化天线阵列第四介质层波导转 SIW、49为双圆极化天线阵列端口二。
[具体实施方式]
为了使本发明实现的技术手段清晰明了，下面结合附图进一步阐述本发明。在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
一种宽频毫米波双线极化天线单元
如图1-2所示，本实施例的双极化毫米波天线单元，包括从上往下依次为第一介质板1、第二介质板2、第三介质板3、第四介质板4，介质板选用罗杰斯5880板子，所述第一介质板1上设有四片朝向相同的辐射贴片11，所述第二介质板2上表面蚀刻着四个相同的十字耦合缝隙21，整个介质板充当一个一分四的功分器，第二介质板2也设有金属化过孔22将第二介质板2的上下表面覆铜藕接，形成高阶模谐振腔；所述第三介质板3和第四介质板4设有馈电结构，所述第三介质板3上表面蚀刻着一个十字耦合缝隙31，所述第四介质板4的上表面蚀刻着一个一字耦合缝隙41，还包括互相垂直的输入端口一33和输入端口二43，所述输入端口一33设置在第三介质板3上，所述输入端口二43设置在第四介质板4上，所述第三介质板3与第四介质板4的上下表面均覆铜。
四块辐射贴片11以2*2的方式设置在所述第一介质板1上表面，且四块辐射贴片11作为子单元相互分离，形成天线单元的天线辐射臂。所述辐射贴片11为左右对称的囍字形金属片。
所述第二介质板2的十字耦合缝隙21的几何中心与单个辐射贴片11的几何中心位置相对应。所述第三介质板3的十字耦合缝隙31的几何中心与第二介质板2的四个十字耦合缝隙的几何中心位置相对应；所述第四介质板4的一字耦合缝隙41的几何中心与第三介质板3的十字耦合缝隙31的几何中心位置相对应。
所述第三介质板3设有金属化过孔32，所述金属化过孔32与所述输入端口一33围合成第一凸字形SIW结构，所述第四介质板4设有金属化过孔42，所述金属化过孔42与所述输入端口二43围合成第二凸字形SIW结构；且所述第一凸字形SIW结构与第二凸字形SIW结构夹角成90度。当输入端口一33馈电时，输入端口一33将能量传输到第二介质板2的十字耦合缝隙21，再通过十字耦合缝隙21将能量耦合到第一介质板1的囍辐射贴片产生一个极化；同理通过输入端口二43，将能量传输到第三介质板3上表面的十字耦合缝隙31上，再将能量耦合到第二介质板2上表面的十字耦合缝隙21，再通过十字耦合缝隙21将能量耦合到第一介质板1的超表面上实现另一个极化；该天线单元通过端口一33和端口二43实现双极化。
如图2所示，该天线单元的尺寸如下：
参数 X X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 Y
数值(mm) 6.79 0.42 0.363 0.362 0.385 0.618 0.388 0.385 4.676
参数 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Wx Wy W<sub>a1</sub>
数值(mm) 0.45 0.424 0.424 0.448 0.61 0.61 9 9 0.51
参数 W<sub>a2</sub> W<sub>a3</sub> W<sub>a4</sub> W<sub>a5</sub> W<sub>1</sub> W<sub>2</sub> W<sub>11</sub> W<sub>22</sub> L<sub>a1</sub>
数值(mm) 0.44 0.467 0.41 0.41 8.3 7.54 6.8 6.65 3.25
参数 L<sub>a2</sub> L<sub>a3</sub> L<sub>a4</sub> L<sub>a5</sub> L<sub>1</sub> L<sub>2</sub> L<sub>3</sub> L<sub>4</sub> Lend1
数值(mm) 3.49 3.2 3.54 3.1 9 9 5.1 4.89 3.92
参数 Lend2 C1 C2 D
数值(mm) 3.79 15.2 15.2 0.4
该模型的S11、S22、S21的仿真结果如图3-5所示。通过仿真结果可知，在24.75-27.5GHz 这个频段一端口和二端口的带宽(S11<-10、S22<-10)均覆盖，由于在二端口激励时，当信号传输到十字缝隙时只激发与二端口平行的缝隙，不激发与一端口平行的行波信号，从而使两个端口之间获得高的隔离度(S21<-40dB)。其增益如图4所示，通过仿真结果可知在这个频段范围增益13±1dB具有较高的增益。图5为其方向图，其对称且具有较小的交叉极化(小于 -30)。本实施例的天线单元采用中文字体“囍”字作为毫米波艺术天线的辐射贴片，由于该字体具有对称的结构，实现了双极化，提高天线的信道容量，还拓宽了频带的利用。
实施例2
一种双线极化毫米波天线阵列。
如图6所示，包括四个上述双极化毫米波天线单元，每个天线单元均有2*2的囍字形辐射贴片11，从上往下依次为第一介质板1、第二介质板2、第三介质板3、第四介质板4；四个天线单元以2*2的方式放置所述第一介质板上1表面，且四个天线单元作为子阵列相互分离，形成双线极化毫米波天线阵列的天线辐射臂；在第二介质板2上设有与第一介质板1上表面辐射贴片相对应的十字耦合缝隙21，数量与辐射贴片的数量一致也为4*4个；通过2*2的十字耦合缝隙形成高阶模谐振腔23，所述第三介质板3上设有与天线单元数量相同的十字耦合缝隙，一共2*2个，第三介质板3十字耦合缝隙的几何中心点与天线单元的几何中心位置相对应；所述第四介质板4设有与天线单元数量相同的一字耦合缝隙41，第四介质板4一字耦合缝隙的位置与第三介质板3的十字耦合缝隙的几何中心位置相对应。
还包含馈电网络以及第三介质板和第四介质板分别通过使用一个一分四的功分器、一个波导转SIW的转接口，能量馈到这个一分四的功分器上给四个天线单元提供等幅度、等相位的能量，使阵列实现高的增益。两个功分器分别为双线极化天线阵列第三介质层一分四功分器34、双线极化天线阵列第四介质层一分四功分器44。两个波导转SIW分别为双线极化天线阵列第三介质层波导转SIW35、双线极化天线阵列第四介质层波导转SIW45。互相垂直的端口一和端口二；其中双线极化天线阵列端口一36设在第三介质板3上，双线极化天线阵列端口二46设在第四介质板4上，在第二介质板、第三介质板、第四介质板上均设有金属化过孔，金属化过孔围合天线臂；可以约束增益方向，提高增益效果。
如图6所示，该天线阵列的第三介质板第四介质板相关尺寸如下：
参数 S K<sub>c1</sub> K<sub>c2</sub> K<sub>c3</sub> K<sub>c4</sub> f<sub>k1</sub> f<sub>k2</sub> d d1
数值(mm) 18 2.73 3.11 2.7 3.08 4.24 4.25 4.88 4.85
图7、8、9为双线极化的S参数、增益及方向图，通过观察图其S参数如图7所示，两个端口的带宽均覆盖了24.75-27.5GHz这个频段，且在该频段内具有高的隔离度(S21<-35dB)。图8为其增益，增益在18±1dB范围内波动。图9为其方向图，其具有很好的定向性。
本实施例通过添加一个简易的一分四的馈电网络，构成了一个4*4的天线阵列，在保持天线具有单元的性能之外，还提高了天线的增益。
实施例3
一种双圆极化毫米波天线阵列。
如图10所示，包括四个上述双极化毫米波天线单元，从上往下依次为第一介质板1、第二介质板2、第三介质板3、第四介质板4；四个天线单元以2*2的方式设置在所述第一介质板上1表面，四个天线单元以右下角天线单元为基准分别旋转90°,180°，270°，且四个天线单元作为子阵列相互分离，形成双圆极化毫米波天线阵列的天线辐射臂；在第二介质板2上设有与第一介质板1上表面辐射贴片相对应的十字耦合缝隙，数量与辐射贴片的数量一致也为4*4个；所述第三介质板3上设有与天线单元数量相同的十字耦合缝隙，第三介质板十字耦合缝隙的几何中心点与天线单元的几何中心位置相对应；所述第四介质板4设有与天线单元数量相同的一字耦合缝隙，四个一字耦合缝隙以右下角一字耦合缝隙为基准分别旋转 90°,180°，270°，第四介质板一字耦合缝隙的位置与第三介质板的十字耦合缝隙的几何中心位置相对应。
还包含馈电网络以及第三介质板和第四介质板分别通过使用一个序列馈电功分器、一个波导转SIW的转接口，能量馈到这个序列馈电功分器上给四个天线单元提供等幅度、相邻端口有90°相位差的能量，使阵列实现高的增益。两个序列馈电功分器分别为双圆极化天线阵列第三介质层序列馈电功分器37、双圆极化天线阵列第四介质层序列馈电功分器47。两个波导转SIW分别为双圆极化天线阵列第三介质层波导转SIW38、第四介质板4的双圆极化天线阵列第四介质层波导转SIW48。互相垂直的端口一和端口二；其中双圆极化天线阵列端口一 39设在第三介质板3上，双圆极化天线阵列端口二49设在第四介质板4上，在第二介质板、第三介质板、第四介质板上均设有金属化过孔，金属化过孔围合天线臂；可以约束增益方向，提高增益效果。
如图10所示，该天线阵列的第三介质板第四介质板相关尺寸如下：
参数 f<sub>u1</sub> f<sub>u2</sub> f<sub>u3</sub> f<sub>u4</sub> f<sub>u5</sub> f<sub>u6</sub> f<sub>u7</sub> f<sub>u8</sub> f<sub>uv1</sub>
数值(mm) 8.87 17.695 10.69 15.58 28.47 30.37 11.14 4.8 2.71
参数 f<sub>uv2</sub> f<sub>uv3</sub> f<sub>uv4</sub> f<sub>uv5</sub> f<sub>ud</sub> d2 d3 d4 f<sub>d1</sub>
数值(mm) 2.53 2.48 2.63 2.48 0.4 4.455 13.46 8.45 8.24
参数 f<sub>d2</sub> f<sub>d3</sub> f<sub>d4</sub> f<sub>d5</sub> f<sub>d6</sub> f<sub>d7</sub> f<sub>d8</sub> f<sub>dv1</sub> f<sub>dv2</sub>
数值(mm) 17.93 9.58 13.636 28.64 28.12 11.455 6.12 2.575 2.467
参数 f<sub>dv3</sub> f<sub>dv4</sub> f<sub>dv5</sub> d5 d6 d7
数值(mm) 2.248 2.587 1.847 5.97 14.036 10.68
图11、12、13、14为双线极化的S参数、轴比、增益以及方向图，其S参数的的仿真结果如图11所示，可观察到其带宽(S11<10、S22<10)覆盖了24.75-27.5GHz这个频段，其隔离度(S21<-21)，这对双圆极化是较高的隔离度。其轴比的仿真结果如图12所示，两个端口都覆盖了(24.75-27.5GHz)这个频段(轴比<3dB)。图13为其增益曲线，两端口的增益都在15±1dBi，具有稳定的增益。图14为两个端口的方向图，具有对称的辐射模式。
本实施例将4个2*2的小阵列以右下角的小阵列为基准分别旋转90°,180°，270°。再使用相邻的端口之间有90°相位差的馈电网络来馈电。在馈电网络中使用fu2+fu1+fu3与fu3+d2+fu7之间的差值使相邻的端口之间有一个90°的相位差，再调整fu5+d3+fu6与 fu5+fu6+d4之间的差值抵消由‘T’型SIW产生的180°的相位差，避免方向图分瓣。
凡是属于本发明原理的技术方案均属于本发明的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理的前提下进行的若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种双极化毫米波天线单元，其特征在于，包括从上往下依次为第一介质板、第二介质板、第三介质板、第四介质板，所述第一介质板上设有四片朝向相同的辐射贴片，所述第二介质板上表面蚀刻着四个相同的十字耦合缝隙，整个介质板充当一个一分四的功分器，第二介质板也设有金属化过孔将第二介质板的上下表面覆铜藕接，形成高阶模谐振腔；所述第三介质板和第四介质板设有馈电结构，所述第三介质板上表面蚀刻着一个十字耦合缝隙，所述第四介质板的上表面蚀刻着一个一字耦合缝隙，还包括互相垂直的输入端口一和输入端口二，所述输入端口一设置在第三介质板上，所述输入端口二设置在第四介质板上，所述第三介质板与第四介质板的上下表面均覆铜。
2.根据权利要求1所述的一种双极化毫米波天线单元，其特征在于，所述四块辐射贴片以2*2的方式设置在所述第一介质板上表面，且四块辐射贴片作为子单元相互分离，形成天线单元的天线辐射臂。
3.根据权利要求1所述的一种双极化毫米波天线单元，其特征在于，所述辐射贴片为左右对称的囍字形金属片。
4.根据权利要求1所述的一种双极化毫米波天线单元，其特征在于，所述第二介质板的十字耦合缝隙的几何中心与单个辐射贴片的几何中心位置相对应。
5.根据权利要求1所述的一种双极化毫米波天线单元，其特征在于，所述第三介质板的十字耦合缝隙的几何中心与第二介质板的四个十字耦合缝隙的几何中心位置相对应；所述第四介质板的一字耦合缝隙的几何中心与第三介质板的十字耦合缝隙的几何中心位置相对应。
6.根据权利要求1所述的一种双极化毫米波天线单元，其特征在于，所述第三介质板设有金属化过孔，所述金属化过孔与所述输入端口一围合成第一凸字形SIW结构，所述第四介质板设有金属化过孔，所述金属化过孔与所述输入端口二围合成第二凸字形SIW结构；且所述第一凸字形SIW结构与第二凸字形SIW结构夹角成90度。
7.一种双线极化毫米波天线阵列，其特征在于，包括四个如权利要求1所述双极化毫米波天线单元，从上往下依次为第一介质板、第二介质板、第三介质板、第四介质板；四个天线单元以2*2的方式设置在所述第一介质板上表面，且四个天线单元作为子阵列相互分离，形成双线极化毫米波天线阵列的天线辐射臂；在第二介质板上设有与第一介质板上表面辐射贴片相对应的十字耦合缝隙，数量与辐射贴片的数量一致；所述第三介质板上设有与天线单元数量相同的十字耦合缝隙，第三介质板十字耦合缝隙的几何中心点与天线单元的几何中心位置相对应；所述第四介质板设有与天线单元数量相同的一字耦合缝隙，第四介质板一字耦合缝隙的位置与第三介质板的十字耦合缝隙的几何中心位置相对应。
8.根据权利要求7所述的双线极化毫米波天线阵列，其特征在于，还包含馈电网络以及第三介质板、第四介质板的波导转换到SIW结构，互相垂直的端口一和端口二；第三介质板和第四介质板分别通过使用一个一分四的功分器、一个波导转SIW的转接口，能量馈到这个一分四的功分器上给四个天线单元提供等幅度、等相位的能量，使阵列实现高的增益，其中端口一设在第三介质板上，端口二设在第四介质板上，在第二介质板、第三介质板、第四介质板上均设有金属化过孔。
9.一种双圆极化毫米波天线阵列，其特征在于，包括四个如权利要求1所述双极化毫米波天线单元，从上往下依次为第一介质板、第二介质板、第三介质板、第四介质板；四个天线单元以2*2的方式设置在所述第一介质板上表面，四个天线单元以右下角天线单元为基准分别旋转90°,180°，270°，且四个天线单元作为子阵列相互分离，形成双圆极化毫米波天线阵列的天线辐射臂；在第二介质板上设有与第一介质板上表面辐射贴片相对应的十字耦合缝隙，数量与辐射贴片的数量一致；所述第三介质板上设有与天线单元数量相同的十字耦合缝隙，第三介质板十字耦合缝隙的几何中心点与天线单元的几何中心位置相对应；所述第四介质板设有与天线单元数量相同的一字耦合缝隙，四个一字耦合缝隙以右下角一字耦合缝隙为基准分别旋转90°,180°，270°，第四介质板一字耦合缝隙的位置与第三介质板的十字耦合缝隙的几何中心位置相对应。
10.根据权利要求9所述的双圆极化毫米波天线阵列，其特征在于，还包含馈电网络以及第三介质板、第四介质板的波导转换到SIW结构，互相垂直的端口一和端口二；第三介质板和第四介质板分别通过使用一个序列馈电功分器、一个波导转SIW的转接口，能量馈到这个序列馈电功分器上给四个天线单元提供等幅度、相邻子阵列有90°相位差的能量，使阵列实现高的增益，其中端口一设在第三介质板上，端口二设在第四介质板上，在第二介质板、第三介质板、第四介质板上均设有金属化过孔。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112271444A (zh) * 2020-11-05 2021-01-26 上海大学 一种高增益双极化siw-cts天线阵
CN112332097A (zh) * 2020-11-13 2021-02-05 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 一种新型叠层的双频双极化毫米波天线
CN112531353A (zh) * 2020-11-27 2021-03-19 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） 一种双极化共口径阵列天线
CN112768889A (zh) * 2020-12-25 2021-05-07 深圳市南斗星科技有限公司 滤波天线、天线阵列以及无线设备
CN112838361A (zh) * 2020-12-30 2021-05-25 华南理工大学 耦合抵消路径枝节及基于其的高隔离毫米波相控阵列天线
CN112952369A (zh) * 2021-02-01 2021-06-11 南京锐码毫米波太赫兹技术研究院有限公司 宽带±45°双极化毫米波端射天线及其阵列
CN113488767A (zh) * 2021-09-06 2021-10-08 华南理工大学 一种毫米波高增益平面口径天线及天线阵列

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9391375B1 (en) * 2013-09-27 2016-07-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Wideband planar reconfigurable polarization antenna array
CN107492713A (zh) * 2017-07-18 2017-12-19 东南大学 一种双圆极化阵列天线
CN107634327A (zh) * 2017-08-31 2018-01-26 青岛理工大学 “中”字形圆极化贴片天线
CN109361073A (zh) * 2018-11-30 2019-02-19 深圳市锦鸿无线科技有限公司 背腔激励的双极化电磁偶极子阵列天线

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9391375B1 (en) * 2013-09-27 2016-07-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Wideband planar reconfigurable polarization antenna array
CN107492713A (zh) * 2017-07-18 2017-12-19 东南大学 一种双圆极化阵列天线
CN107634327A (zh) * 2017-08-31 2018-01-26 青岛理工大学 “中”字形圆极化贴片天线
CN109361073A (zh) * 2018-11-30 2019-02-19 深圳市锦鸿无线科技有限公司 背腔激励的双极化电磁偶极子阵列天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BEHNAZ BAKHTIARI等: "Wideband Circularly-Polarized Slot Array Antenna based on Metasurface", 《2018 9TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON TELECOMMUNICATIONS (IST)》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112271444A (zh) * 2020-11-05 2021-01-26 上海大学 一种高增益双极化siw-cts天线阵
CN112271444B (zh) * 2020-11-05 2023-02-28 上海大学 一种高增益双极化siw-cts天线阵
CN112332097A (zh) * 2020-11-13 2021-02-05 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 一种新型叠层的双频双极化毫米波天线
CN112531353A (zh) * 2020-11-27 2021-03-19 中国电波传播研究所（中国电子科技集团公司第二十二研究所） 一种双极化共口径阵列天线
CN112768889A (zh) * 2020-12-25 2021-05-07 深圳市南斗星科技有限公司 滤波天线、天线阵列以及无线设备
CN112768889B (zh) * 2020-12-25 2023-08-25 深圳市南斗星科技有限公司 滤波天线、天线阵列以及无线设备
CN112838361A (zh) * 2020-12-30 2021-05-25 华南理工大学 耦合抵消路径枝节及基于其的高隔离毫米波相控阵列天线
CN112838361B (zh) * 2020-12-30 2021-11-23 华南理工大学 耦合抵消路径枝节及基于其的高隔离毫米波相控阵列天线
CN112952369A (zh) * 2021-02-01 2021-06-11 南京锐码毫米波太赫兹技术研究院有限公司 宽带±45°双极化毫米波端射天线及其阵列
CN113488767A (zh) * 2021-09-06 2021-10-08 华南理工大学 一种毫米波高增益平面口径天线及天线阵列
CN113488767B (zh) * 2021-09-06 2022-01-18 华南理工大学 一种毫米波高增益平面口径天线及天线阵列

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