CN111193107A - 一种端射折叠缝隙天线阵 - Google Patents

一种端射折叠缝隙天线阵 Download PDF

Info

Publication number
CN111193107A
CN111193107A CN202010012862.1A CN202010012862A CN111193107A CN 111193107 A CN111193107 A CN 111193107A CN 202010012862 A CN202010012862 A CN 202010012862A CN 111193107 A CN111193107 A CN 111193107A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
dielectric plate
fire
rectangular
antenna array
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
Application number
CN202010012862.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111193107B (zh
Inventor
吕思文
梁志禧
李元新
龙云亮
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.)
Sun Yat Sen University
Original Assignee
Sun Yat Sen University
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 Sun Yat Sen University filed Critical Sun Yat Sen University
Priority to CN202010012862.1A priority Critical patent/CN111193107B/zh
Publication of CN111193107A publication Critical patent/CN111193107A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111193107B publication Critical patent/CN111193107B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • 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

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明公开了一种端射折叠缝隙天线阵，包括两天线单元、两矩形金属贴片、馈电结构；两天线单元共用两块介质板，两块介质板包括一上介质板和一下介质板，其中一个天线单元设置在上介质板和下介质板的一侧，另一天线单元设置在上介质板和下介质板的另一侧，两天线单元共用两块介质板构成二元天线阵。两天线单元用串馈技术通过两矩形金属贴片连接，天线单元开设有矩形缝隙，馈电结构设置在任一天线单元的矩形缝隙处。本发明通过类似“折叠”平面缝隙天线的方式，提出一种和平面缝隙天线具有类似辐射模式的、低剖面的、垂直极化的折叠缝隙天线，并以此为天线单元构造一个在平行于平面方向实现端射的二元阵列天线。

Description

一种端射折叠缝隙天线阵
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种端射折叠缝隙天线阵。
背景技术
传统的平面缝隙天线可以在垂直于平面方向产生最大辐射，同时实现与天线所在平面平行的极化特性，如果要提供垂直极化，天线需要与地平面垂直，会占用很大的天线高度，严重的影响天线的美观性以及隐蔽性。
发明内容
本发明为解决传统的平面缝隙天线无法在平行于平面方向实现最大辐射问题，通过类似“折叠”平面缝隙天线的方式，提供了一种端射折叠缝隙天线阵。为实现以上发明目的，而采用的技术手段是：
一种端射折叠缝隙天线阵，包括两天线单元、两矩形金属贴片、馈电结构；两天线单元共用两块介质板构成二元天线阵，且两天线单元用串馈技术通过两矩形金属贴片连接，所述天线单元开设有矩形缝隙，所述馈电结构设置在任一天线单元的矩形缝隙处。
优选的，所述两介质板包括一上介质板和一下介质板，其中一个天线单元设置在所述上介质板和下介质板的一侧，另一天线单元设置在所述上介质板和下介质板的另一侧。在本实施例中，两天线单元共用两块介质板构成二元天线阵。
优选的，所述天线单元包括所述上介质板和下介质板的一侧或另一侧部分、覆盖于所述上介质板一侧或另一侧上表面的上表面金属层、覆盖于所述下介质板一侧或另一侧下表面的下表面金属层、以及两面短路墙，所述两面短路墙分别贯穿上介质板和下介质板以连通短路所述上表面金属层与下表面金属层，两面短路墙与上表面金属层以及下表面金属层形成一矩形缝隙；两天线单元的上表面金属层通过其中一矩形金属贴片连接，两天线单元的下表面金属层通过另一矩形金属贴片连接。在本优选方案中，用于连接两天线单元的矩形金属贴片的宽度和位置都可以调整从而调整相位差，改善天线阵的方向图。
优选的，所述介质板为矩形介质板，所述金属贴片为矩形金属贴片。
优选的，任一所述天线单元中的两面短路墙共面设置并平行于所述上介质板或下介质板的长边，两面短路墙间以预设距离隔开且关于其所属天线单元的中心对称。
优选的，所述短路墙包括若干金属圆柱，金属圆柱的两端分别贯穿上介质板和下介质板，且各金属圆柱沿所述上介质板或下介质板的长边并以预定间距分布。在本优选方案中，在矩形缝隙长度和金属圆柱间距一定的情况下，金属圆柱的数量应尽量多，且位于介质板最边缘的金属圆柱应尽量靠近边缘。
优选的，所述金属圆柱的半径一致。
优选的，任一面所述短路墙的金属圆柱数量不少于三个。
优选的，所述馈电结构为同轴馈电结构，其中的同轴内导体垂直依次穿过所述下介质板和上介质板后与对应天线单元的上表面金属层连接，其中的同轴外导体连接对应天线单元的下表面金属层。
优选的，所述矩形金属贴片、上表面金属层以及下表面金属层均印刷加工在所述上介质板或下介质板上。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明通过类似“折叠”平面缝隙天线地板的方式，提出一种和平面缝隙天线具有类似辐射模式的、低剖面的折叠缝隙天线，并以此为天线单元构造一个在平行于平面方向实现端射的二元阵列天线。当天线处于平放状态，能够实现与天线所在平面垂直的极化特性，具有非常低的应用高度，能够提高天线的美观性和隐蔽性。在设计小型化的、低剖面的、高增益的、垂直极化的端射阵列天线时，本发明尤为适用。
附图说明
图1为实施例中端射折叠缝隙天线阵的三维示意图。
图2为实施例中端射折叠缝隙天线阵的俯视图。
图3为实施例端射折叠缝隙天线阵中位于左侧的天线单元的三维示意图。
图4为实施例中端射折叠缝隙天线阵的天线回波损耗示意图。
图5为实施例中端射折叠缝隙天线阵在5.5GHz上的垂直面辐射方向图。
图6为实施例中端射折叠缝隙天线阵在5.5GHz上的水平面辐射方向图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
一种端射折叠缝隙天线阵，如图1和2所示，包括两天线单元、两天线单元共用矩形的上介质板11和下介质板12构成二元天线阵，其中一个天线单元设置在所述上介质板11和下介质板12的左侧，另一天线单元设置在所述上介质板11和下介质板12的右侧。
其中一个天线单元具体包括上介质板11的左侧部分、下介质板12的左侧部分、覆盖于上介质板11左侧上表面的上表面金属层1、覆盖于下介质板12左侧下表面的下表面金属层2、以及两面短路墙7、8，所述两面短路墙7、8分别贯穿上介质板11和下介质板12以连通短路所述上表面金属层1与下表面金属层2，两面短路墙7、8共面设置并平行于所述上介质板11或下介质板12的长边，两面短路墙7、8间以预设距离隔开且关于该天线单元的中心对称，从而在两面短路墙7、8与上表面金属层1以及下表面金属层2之间形成一矩形缝隙；另一个天线单元包括上介质板11的右侧部分、下介质板12的右侧部分、覆盖于上介质板11右侧上表面的上表面金属层3、覆盖于所述下介质板右侧12下表面的下表面金属层4、以及两面短路墙9、10，所述两面短路墙9、10分别贯穿上介质板11和下介质板12以连通短路所述上表面金属层3与下表面金属层4，两面短路墙9、10共面设置并平行于所述上介质板11或下介质板12的长边，两面短路墙9、10间以预设距离隔开且关于该天线单元的中心对称，从而在两面短路墙9、10与上表面金属层3以及下表面金属层4之间形成一矩形缝隙；两天线单元的上表面金属层1、3通过其中一矩形金属贴片5连接，两天线单元的下表面金属层2、4通过另一矩形金属贴片6连接。
如图3所示，本实施例中的任一天线单元中的两面短路墙7、8或9、10共面设置并平行于所述上介质板11或下介质板12的长边，两面短路墙7、8或9、10关于其所属天线单元的中心对称。其中短路墙7、8、9、10均包括若干金属圆柱14，所述金属圆柱14的两端分别贯穿上介质板11和下介质板12，且各金属圆柱14沿所述上介质板11或下介质板12的长边并以预定间距分布。各金属圆柱14的半径一致，在本实施例中每个天线单元中的任一短路墙由三个金属圆柱组成。本实施例中的短路墙7、8、9、10的高度均为4.6mm，约为0.08λ，所以天线阵具有很低的剖面。天线阵的长度为50mm,尺寸约为0.9λ×0.4λ，具有较小的尺寸。需要说明的是，两个天线单元并不要求完全一样，即天线单元的宽度、矩形缝隙的长度、金属圆柱的数量都有可能不同，本实施例中的具体设置仅为本发明所作的举例。
本实施例中的馈电结构13为同轴馈电结构，设置在位于左侧天线单元的矩形缝隙处，其中的同轴内导体垂直依次穿过所述下介质板11和上介质板12后与天线单元的上表面金属层1连接，其中的同轴外导体连接天线单元的下表面金属层2，即在下表面金属层2开一个与同轴外导体半径一样大的圆孔从下方馈电。
其中矩形金属贴片5、6，上表面金属1、3以及下表面金属层2、4均印刷加工在介质板上。
在本实施例的端射折叠缝隙天线阵中，两天线单元中心点之间的距离设置为0.25λ(工作频率为5.5Hz)，在端射方向上，使得左侧天线单元的波程较右侧天线单元多0.25λ，引起相位滞后90°；同时改变矩形金属贴片5、6的位置来改变馈点电流到右侧天线单元的电流路径，从而可以使左侧天线单元电流相位超前右侧天线单元的电流相位90°，因此在端射方向上两阵元的场同相叠加，实现端射。
如图4所示为本实施例端射折叠缝隙天线阵的天线回波损耗示意图，两个天线单元可以产生两个谐振频率，通过调节矩形缝隙的长度和天线单元的宽度，可以调整谐振频率，甚至两个谐振频率可以融合在一起。如图5和图6所示分别为本实施例端射折叠缝隙天线阵在5.5GHz上的垂直面和水平面的辐射方向图，可见都具有较高的前后比，同时交叉极化都小于-25dB。
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。比如以此天线单元为基础设计其他的多元阵列天线进一步提高端射增益，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种端射折叠缝隙天线阵，其特征在于，包括两天线单元、两矩形金属贴片、馈电结构；两天线单元共用两块介质板构成二元天线阵，且两天线单元用串馈技术通过两矩形金属贴片连接，所述天线单元开设有矩形缝隙，所述馈电结构设置在任一天线单元的矩形缝隙处。
2.根据权利要求1所述的端射折叠缝隙天线阵，其特征在于，所述两块介质板包括一上介质板和一下介质板，其中一个天线单元设置在所述上介质板和下介质板的一侧，另一天线单元设置在所述上介质板和下介质板的另一侧。
3.根据权利要求2所述的端射折叠缝隙天线阵，其特征在于，所述天线单元包括所述上介质板和下介质板的一侧或另一侧部分、覆盖于所述上介质板一侧或另一侧上表面的上表面金属层、覆盖于所述下介质板一侧或另一侧下表面的下表面金属层、以及两面短路墙，所述两面短路墙分别贯穿上介质板和下介质板以连通短路所述上表面金属层与下表面金属层，两面短路墙与上表面金属层以及下表面金属层形成一矩形缝隙；两天线单元的上表面金属层通过其中一矩形金属贴片连接，两天线单元的下表面金属层通过另一矩形金属贴片连接。
4.根据权利要求3所述的端射折叠缝隙天线阵，其特征在于，所述介质板为矩形介质板，所述金属贴片为矩形金属贴片。
5.根据权利要求4所述的端射折叠缝隙天线阵，其特征在于，任一所述天线单元中的两面短路墙共面设置并平行于所述上介质板或下介质板的长边，两面短路墙间以预设距离隔开且关于其所属天线单元的中心对称。
6.根据权利要求5所述的端射折叠缝隙天线阵，其特征在于，所述短路墙包括若干金属圆柱，金属圆柱的两端分别贯穿上介质板和下介质板，且各金属圆柱沿所述上介质板或下介质板的长边并以预定间距分布。
7.根据权利要求6所述的端射折叠缝隙天线阵，其特征在于，所述金属圆柱的半径一致。
8.根据权利要求7所述的端射折叠缝隙天线阵，其特征在于，任一面所述短路墙的金属圆柱数量不少于三个。
9.根据权利要求8所述的端射折叠缝隙天线阵，其特征在于，所述馈电结构为同轴馈电结构，其中的同轴内导体垂直依次穿过所述下介质板和上介质板后与对应天线单元的上表面金属层连接，其中的同轴外导体连接对应天线单元的下表面金属层。
10.根据权利要求3所述的端射折叠缝隙天线阵，其特征在于，所述矩形金属贴片、上表面金属层以及下表面金属层均印刷加工在所述上介质板或下介质板上。
CN202010012862.1A 2020-01-07 2020-01-07 一种端射折叠缝隙天线阵 Expired - Fee Related CN111193107B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010012862.1A CN111193107B (zh) 2020-01-07 2020-01-07 一种端射折叠缝隙天线阵

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010012862.1A CN111193107B (zh) 2020-01-07 2020-01-07 一种端射折叠缝隙天线阵

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111193107A true CN111193107A (zh) 2020-05-22
CN111193107B CN111193107B (zh) 2022-08-26

Family

ID=70709878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010012862.1A Expired - Fee Related CN111193107B (zh) 2020-01-07 2020-01-07 一种端射折叠缝隙天线阵

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111193107B (zh)

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010105522A (ko) * 2000-05-12 2001-11-29 하재권 빔 틸팅 평판 배열 안테나
CN1853308A (zh) * 2003-09-15 2006-10-25 英特尔公司 小型扇形天线结构
KR20140102974A (ko) * 2013-02-15 2014-08-25 동서대학교산학협력단 광대역 평면 준-야기 안테나
US20150288062A1 (en) * 2014-04-06 2015-10-08 Victory Microwave Corporation Slot Array Antenna with Dielectric Slab for Electrical Control of Beam Down-Tilt
CN105186121A (zh) * 2015-08-18 2015-12-23 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 一种磁单极子端射天线阵
CN105186120A (zh) * 2015-08-18 2015-12-23 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 一种磁偶极子的八木天线
CN105449345A (zh) * 2014-09-19 2016-03-30 三星电子株式会社 天线设备及其操作方法
CN105655700A (zh) * 2016-03-02 2016-06-08 中山大学 一种双频端射印刷天线
CN106602245A (zh) * 2016-12-14 2017-04-26 中山大学 一种高增益宽带圆极化微带八木天线
JP3212787U (ja) * 2016-04-26 2017-10-05 アップル インコーポレイテッド 積層プリント回路上のミリ波アンテナを有する電子デバイス
CN108172989A (zh) * 2017-12-13 2018-06-15 西安电子科技大学 一种新型双极化全向微带天线
CN108666768A (zh) * 2018-05-11 2018-10-16 中国科学技术大学 具有多相位中心的自适应辐射单元及阵列天线
CN108808235A (zh) * 2018-06-14 2018-11-13 中山大学 一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线
CN109301472A (zh) * 2018-10-31 2019-02-01 南通至晟微电子技术有限公司 双频带毫米波天线
CN110061353A (zh) * 2019-04-22 2019-07-26 东南大学 一种小型化Ku全频段卫星天线阵列
CN110401028A (zh) * 2019-07-03 2019-11-01 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种基于超材料的八木天线

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010105522A (ko) * 2000-05-12 2001-11-29 하재권 빔 틸팅 평판 배열 안테나
CN1853308A (zh) * 2003-09-15 2006-10-25 英特尔公司 小型扇形天线结构
KR20140102974A (ko) * 2013-02-15 2014-08-25 동서대학교산학협력단 광대역 평면 준-야기 안테나
US20150288062A1 (en) * 2014-04-06 2015-10-08 Victory Microwave Corporation Slot Array Antenna with Dielectric Slab for Electrical Control of Beam Down-Tilt
CN105449345A (zh) * 2014-09-19 2016-03-30 三星电子株式会社 天线设备及其操作方法
CN105186121A (zh) * 2015-08-18 2015-12-23 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 一种磁单极子端射天线阵
CN105186120A (zh) * 2015-08-18 2015-12-23 广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院 一种磁偶极子的八木天线
CN105655700A (zh) * 2016-03-02 2016-06-08 中山大学 一种双频端射印刷天线
JP3212787U (ja) * 2016-04-26 2017-10-05 アップル インコーポレイテッド 積層プリント回路上のミリ波アンテナを有する電子デバイス
CN106602245A (zh) * 2016-12-14 2017-04-26 中山大学 一种高增益宽带圆极化微带八木天线
CN108172989A (zh) * 2017-12-13 2018-06-15 西安电子科技大学 一种新型双极化全向微带天线
CN108666768A (zh) * 2018-05-11 2018-10-16 中国科学技术大学 具有多相位中心的自适应辐射单元及阵列天线
CN108808235A (zh) * 2018-06-14 2018-11-13 中山大学 一种高前后比介质集成波导Yagi阵列天线
CN109301472A (zh) * 2018-10-31 2019-02-01 南通至晟微电子技术有限公司 双频带毫米波天线
CN110061353A (zh) * 2019-04-22 2019-07-26 东南大学 一种小型化Ku全频段卫星天线阵列
CN110401028A (zh) * 2019-07-03 2019-11-01 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种基于超材料的八木天线

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PEIQIN LIU: "《Low-Profile EndFire Leaky-Wave Antenna With Air Media》", 《 IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION ( VOLUME: 66, ISSUE: 3, MARCH 2018)》 *
ZIQIANG YANG: "《A Microstrip Magnetic Dipole Yagi–Uda Antenna Employing Vertical I-Shaped Resonators as Parasitic Elements》", 《IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION ( VOLUME: 66, ISSUE: 8, AUG. 2018)》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111193107B (zh) 2022-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108023178B (zh) 一种方向图可重构天线及其相控阵
US10476149B1 (en) Array antenna
US8462071B1 (en) Impedance matching mechanism for phased array antennas
US4443802A (en) Stripline fed hybrid slot antenna
CN106486785A (zh) 用于无线网络的双频段多列天线阵列
CN111883910B (zh) 一种双极化低剖面磁电偶极子天线及无线通信设备
KR20150041054A (ko) 편파 공용 안테나
KR20120072144A (ko) 넓은 빔 폭을 갖는 원형 편파 안테나
CN111541040A (zh) 一种双线极化加双圆极化四端口可重构介质谐振天线
WO1999005754A1 (en) Antenna device with improved channel isolation
CN114300857A (zh) 一种基于超材料加载的宽波束天线及其阵列
CN111755825A (zh) 一种基于堆叠贴片式匹配层的宽带宽角扫描相控阵天线
CN101267061B (zh) 一种用阶梯阻抗线串联馈电的微带缝隙赋形波束天线
JP3273402B2 (ja) プリントアンテナ
CN109616778A (zh) 用于移动终端的毫米波无源多波束阵列装置及其实现方法
CN113363720A (zh) 一种融合罗德曼透镜与有源超表面的涡旋波二维扫描系统
US7505011B2 (en) Antenna apparatus
CN112968281B (zh) 双极化滤波天线单元、双极化滤波天线阵列
CN113594705B (zh) 一种低剖面共口径双极化全向天线
CN116868442A (zh) 包括耦合谐振结构层的低剖面设备
CN111193107B (zh) 一种端射折叠缝隙天线阵
JPH11266118A (ja) パッチアレイアンテナ
JP2005197776A (ja) 多周波共用アンテナ及び２周波共用アンテナ
CN115441175A (zh) 一种基于部分结构复用的微波毫米波共口径天线
CN114784495A (zh) 一种毫米波宽带宽波束贴片天线

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
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20220826

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee