CN111786095B - 一种宽带倾斜波束介质贴片天线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽带倾斜波束介质贴片天线，包括依次层叠设置的顶层矩形介质贴片、第一层介质基板、中间层金属结构、第二层介质基板、底层金属结构。顶层矩形介质贴片的水平中线上设有一排金属过孔，金属过孔贯穿连接顶层矩形介质和中间层金属结构。底层金属结构是微带线，作为天线的馈线。中间层金属结构上设有沿水平方向的条形槽，并位于经过顶层矩形介质贴片的水平中线的垂直面的一侧，条形槽的中心线与微带线对齐，形成非对称耦合馈电方式。本发明利用中心加载金属过孔的单介质贴片产生三个工作模式，并结合非对称槽耦合馈电，获得宽带的倾斜波束介质贴片频扫天线。

Description

一种宽带倾斜波束介质贴片天线
技术领域
本发明涉及各种微波通信领域，尤其涉及一种宽带倾斜波束介质贴片天线。
背景技术
介质贴片天线相比于金属贴片天线具有导体损耗小、设计灵活等特点，常被用于高效率高频通信。按照介质贴片天线的辐射特性划分可以分为两类：一类是在工作频率范围内实现稳定的辐射方向图例如边射型、端射型；另一类是在工作频率范围内随频率变化而调整波束倾斜角的倾斜波束介质贴片天线。此类倾斜波束介质贴片天线有利于在单天线单元工作条件下实现天线的频扫特性，并保持介质贴片天线的优点。
目前单介质贴片天线主要实现非倾斜的边射型辐射，且带宽相对较窄。在多个介质贴片谐振器单列排列的情况下，如果只激励其中一个贴片谐振器也有可能实现倾斜波束型辐射，但是相对于单个介质贴片实现的倾斜波束天线而言存在结构复杂等工程应用问题。另外，采用非对称式天线结构，在一定程度上也能实现波束倾斜，但是存在工作带宽窄、无法频扫、结构复杂等问题。因此，有必要提出结构简单的、利用单介质贴片实现宽频带工作的倾斜波束频扫天线。
发明内容
发明目的：针对上述现有技术，提出一种结构简单的宽带倾斜波束介质贴片天线，具有宽频匹配、波束倾斜及频扫特性。
技术方案：一种宽带倾斜波束介质贴片天线，包括依次层叠设置的顶层矩形介质贴片、第一层介质基板、中间层金属结构、第二层介质基板、底层金属结构；其中，所述顶层矩形介质贴片为天线的辐射体，所述中间层金属结构为天线的金属大地；所述顶层矩形介质贴片的水平中线上设有一排金属过孔，所述金属过孔贯穿连接所述顶层矩形介质和中间层金属结构；所述底层金属结构是微带线，作为天线的馈线；所述中间层金属结构上设有沿水平方向的条形槽，并位于经过所述顶层矩形介质贴片的水平中线线的垂直面的一侧，所述条形槽的中心线与所述微带线对齐，形成非对称耦合馈电方式。
有益效果：1、对中心加载金属过孔的顶层矩形介质贴片进行槽耦合馈电，产生三个工作模式，使得该天线整体具有三个工作模式，分别为一个偶模和两个奇模。由于这三个模式的存在，天线的匹配带宽得到了明显的提升。
2、非对称槽耦合馈电方式使得两个奇模方向图产生一定偏转，且偶模式自身具有倾斜辐射特性，因而在天线工作频带内具有波束倾斜扫描特性。
附图说明
图1为天线结构的剖面图；
图2为天线结构的顶层结构图；
图3为天线结构的中间层金属结构图；
图4为天线结构的底层金属结构图；
图5为天线的仿真阻抗匹配和增益曲线；
图6为天线的E面仿真辐射方向图；其中，图(a)为11GHz处的E面辐射方向图，图(b)为14GHz处的E面辐射方向图，图(c)为17GHz处的E面辐射方向图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
如图1所示，一种宽带倾斜波束介质贴片天线，包括依次层叠设置的顶层矩形介质贴片1、第一层介质基板2、中间层金属结构3、第二层介质基板4、底层金属结构6。其中，顶层矩形介质贴片1为天线的辐射体，中间层金属结构3为天线的金属大地。
如图2所示，顶层矩形介质贴片1的水平中线线上设有一排金属过孔5，金属过孔5贯穿连接顶层矩形介质1和中间层金属结构3。如图4所示，底层金属结构6是微带线，作为天线的馈线。如图3所示，中间层金属结构3上设有沿水平方向的条形槽7，并位于经过顶层矩形介质贴片1的水平中线线的垂直面的一侧，条形槽7的中心线与所述微带线在竖直方向相互垂直，水平方向对齐；即条形槽7并不在矩形介质1的水平中心线上，而是位于金属过孔下侧，形成非对称耦合馈电方式。信号通过微带线进行馈电，经由中间层金属结构3上的条形槽7耦合到加载了一排金属过孔5的顶层矩形介质贴片1，使得天线整体具有三个工作模式，分别为一个偶模和两个奇模。金属过孔5左右对称且具有一定的间距，用于实现三个工作模式间的耦合调整。
相较于现有的介质贴片天线，本发明工作带宽宽、结构简单、具有频扫特性的倾斜波束功能。
在本实施例中，采用的介质是介电常数为10.2的介质贴片，采用的基板是介电常数为3.38，损耗角为0.0027的RO4003C基板。天线的长度为26mm，宽度为23.5mm，厚度为3.6mm，即在中心频率14GHz时的尺寸为1.23λ0×1.12λ0×0.17λ0，其天线结构示意图如图1至图4所示，其仿真的阻抗匹配及增益如图5所示，10-dB匹配带宽为9.2GHz-17.5GHz，即相对带宽达到了52.7％，频带内增益范围为4.7-6.7dBi。图6是该实施例在11GHz、14GHz、17GHz处的E面辐射方向图，波束的指向为-39°～-11°，可见该天线实现了频扫的倾斜波束。天线在E面的交叉极化小于-30dB。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种宽带倾斜波束介质贴片天线，其特征在于：包括依次层叠设置的顶层矩形介质贴片（1）、第一层介质基板（2）、中间层金属结构（3）、第二层介质基板（4）、底层金属结构（6）；其中，所述顶层矩形介质贴片（1）为天线的辐射体，所述中间层金属结构（3）为天线的金属大地；所述顶层矩形介质贴片（1）的水平中线上设有一排金属过孔（5），所述金属过孔（5）贯穿连接所述顶层矩形介质贴片（1）和中间层金属结构（3）；所述底层金属结构（6）是微带线，作为天线的馈线；所述中间层金属结构（3）上设有沿水平方向的条形槽（7），并位于经过所述顶层矩形介质贴片（1）的水平中线的垂直面的一侧，所述条形槽（7）的中心线与所述微带线对齐，形成非对称耦合馈电方式。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112259960B (zh) * 2020-10-27 2022-05-20 南通大学 一种基片集成的高隔离度介质天线
CN112928480B (zh) * 2021-02-05 2023-03-14 东莞泰升音响科技有限公司 一种新型ltcc贴片式蓝牙天线
CN114784494B (zh) * 2022-05-11 2023-11-07 南通至晟微电子技术有限公司 一种宽带解耦的叠层贴片天线
CN115189124B (zh) * 2022-07-12 2024-01-30 南通至晟微电子技术有限公司 一种e面低互耦贴片直线阵列天线
CN116914446B (zh) * 2023-08-08 2024-04-16 南通至晟微电子技术有限公司 高频比双波束共口径天线

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040058690A (ko) * 2002-12-27 2004-07-05 전자부품연구원 마이크로 스트립 패치 안테나
CN109586011A (zh) * 2018-12-04 2019-04-05 南通大学 宽带介质天线
CN109687112A (zh) * 2019-01-22 2019-04-26 南通大学 一种小型化介质贴片天线
CN208862174U (zh) * 2018-10-31 2019-05-14 南通至晟微电子技术有限公司 5g毫米波宽带差分天线
CN110165404A (zh) * 2019-06-12 2019-08-23 南通大学 具有各向异性特性的宽带低剖面介质贴片天线
CN110459864A (zh) * 2019-06-30 2019-11-15 南通大学 一种基于介质贴片的超表面宽带天线
CN111478026A (zh) * 2020-04-20 2020-07-31 南通大学 一种条带型介质贴片滤波天线阵列
CN111478025A (zh) * 2020-04-20 2020-07-31 南通大学 一种宽频波束扫描贴片天线

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8928544B2 (en) * 2011-02-21 2015-01-06 Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of National Defence Wideband circularly polarized hybrid dielectric resonator antenna
US10381735B2 (en) * 2016-03-21 2019-08-13 Huawei Technologies Co., Ltd. Multi-band single feed dielectric resonator antenna (DRA) array
US10854994B2 (en) * 2017-09-21 2020-12-01 Peraso Technolgies Inc. Broadband phased array antenna system with hybrid radiating elements

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040058690A (ko) * 2002-12-27 2004-07-05 전자부품연구원 마이크로 스트립 패치 안테나
CN208862174U (zh) * 2018-10-31 2019-05-14 南通至晟微电子技术有限公司 5g毫米波宽带差分天线
CN109586011A (zh) * 2018-12-04 2019-04-05 南通大学 宽带介质天线
CN109687112A (zh) * 2019-01-22 2019-04-26 南通大学 一种小型化介质贴片天线
CN110165404A (zh) * 2019-06-12 2019-08-23 南通大学 具有各向异性特性的宽带低剖面介质贴片天线
CN110459864A (zh) * 2019-06-30 2019-11-15 南通大学 一种基于介质贴片的超表面宽带天线
CN111478026A (zh) * 2020-04-20 2020-07-31 南通大学 一种条带型介质贴片滤波天线阵列
CN111478025A (zh) * 2020-04-20 2020-07-31 南通大学 一种宽频波束扫描贴片天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Wideband Dual-Slot Coupled Multiple Dense Dielectric Patch Antenna;Hao Wu, Jin Shi;《IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters ( Volume: 19, Issue: 6, June 2020)》;全文 *

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