CN112003008A - 一种小型化毫米波微带天线 - Google Patents

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隋磊
朱欣恩
卢煜旻
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    • 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
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Abstract

本发明公开了一种小型化毫米波微带天线，包括天线主体，天线主体包括由上至下依次堆叠的第一金属层、第一介质层、第二金属层、第二介质层、第三金属层、第三介质层和第四金属层；所述第四金属层接地；辐射贴片；馈线；所述辐射贴片以及所述馈线均位于第一金属层，所述天线主体上设有一过孔，所述过孔将所述辐射贴片和所述第一金属层、所述第二金属层、所述第三金属层以及所述第四金属层连通，馈线将能量馈入辐射贴片，通过调节过孔的位置，实现辐射贴片谐振频率的降低，进而减少辐射贴片的尺寸；仅仅通过调节一个过孔的位置即可实现辐射贴片面积的减少，结构简单，同时对加工工艺要求低。

Description

一种小型化毫米波微带天线
技术领域
本发明属于微带天线技术领域，具体地说是涉及一种小型化毫米波微带天线。
背景技术
随着科学技术的快速发展，无线移动通信得到广泛应用。天线是无线移动通信系统的重要组成部分，负责无线信号的接收和发射。在诸多天线种类中，微带天线以其体积小、重量轻、平面结构易于IC器件集成、易于批量机工以及成本低等众多优点而受到广泛应用。
但是随着集成度的日益提高，对天线的尺寸提出了更高的要求，如何实现微带天线的小型化成为当下的研究趋势。实现小型化的方法一般有两种：
1.天线工作时的长度一般为二分之一介质波长，选用介电常数大的介质板，通过改变电磁波的波长，进而实现天线的小型化，但此种方法只能针对特殊需求进行设计，市场化不高。
2.通过对天线终端增加短接金属片，使天线变为四分之一波长的天线结构，但是加工制作难，且灵活性低。
发明内容
本发明的目的是提供一种小型化毫米波微带天线，其意在提出一种加工简单，灵活性高的小型化微带天线。
为解决上述技术问题，本发明的目的是这样实现的：
一种小型化毫米波微带天线，包括
天线主体，天线主体包括由上至下依次堆叠的第一金属层、第一介质层、第二金属层、第二介质层、第三金属层、第三介质层和第四金属层；所述第四金属层接地；
辐射贴片；
馈线；
所述辐射贴片以及所述馈线均位于第一金属层，所述天线主体上设有一过孔，所述过孔将所述辐射贴片和所述第一金属层、所述第二金属层、所述第三金属层以及所述第四金属层连通。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述过孔依次穿过所述辐射贴片、第一金属层、第一介质层、第二金属层、第二介质层、第三金属层、第三介质层和第四金属层实现将所述辐射贴片与所述第一金属层、所述第二金属层、所述第三金属层以及所述第四金属层连通连通。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：改变所述过孔距离所述辐射贴片中心的距离可改变所述辐射贴片的谐振频率，从而改变所述辐射贴片的尺寸。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述第一金属层、第二金属层、第三金属层和第四金属层的材质为铜，所述第一介质层的材料为Rogers4350，介电常数3.66，损耗角正切0.004；所述第二介质层和所述第三介质层16的材料为FR4，介电常数为4.4，损耗角正切为0.02。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述第一金属层的厚度为0.035mm，所述第一介质层的厚度为0.254mm，所述第二金属层的厚度为厚度0.035mm，所述第二介质层的厚度为0.5mm，所述第三金属层的厚度为0.035mm，所述第三介质层的厚度0.254mm，所述第四金属层的厚度为0.035mm。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：馈线将能量馈入辐射贴片，通过调节过孔的位置，实现辐射贴片谐振频率的降低，进而减少辐射贴片的尺寸；仅仅通过调节一个过孔的位置即可实现辐射贴片面积的减少，结构简单，同时对加工工艺要求低。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是过孔结构示意图；
图3是参照天线尺寸参数；
图4是本实施方式天线尺寸参数；
图5是回波损耗线形图；
图6是天线增益示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于已给出的实施例，本领域普通技术人员在未做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。
在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
一种小型化毫米波微带天线，包括
天线主体1，天线主体1包括由上至下依次堆叠的第一金属层11、第一介质层12、第二金属层13、第二介质层14、第三金属层15、第三介质层16和第四金属层17；所述第四金属层17接地。本实施方式优选所述第一金属层11、第二金属层13、第三金属层15和第四金属层17的材质为铜，所述第一介质层12的材料为Rogers 4350，介电常数3.66，损耗角正切0.004；所述第二介质层14和所述第三介质层16的材料为FR4，介电常数为4.4，损耗角正切为0.02。
所述第一金属层11的厚度为0.035mm，所述第一介质层12的厚度为0.254mm，所述第二金属层13的厚度为厚度0.035mm，所述第二介质层14的厚度为0.5mm，所述第三金属层15的厚度为0.035mm，所述第三介质层16的厚度0.254mm，所述第四金属层17的厚度为0.035mm。
还包括辐射贴片2以及馈线3；辐射贴片用于辐射电磁波；馈线作用是给辐射贴片输入能量。本实施方式中的辐射贴片2以及所述馈线3均位于第一金属层11，所述天线主体1上设有一过孔18，所述辐射贴片2以及所述馈线3均位于第一金属层11，所述天线主体1上设有一过孔18，所述过孔18将所述辐射贴片2和所述第一金属层11、所述第二金属层13、所述第三金属层15以及所述第四金属层17连通。具体的，所述过孔18依次穿过所述辐射贴片2、第一金属层11、第一介质层12、第二金属层13、第二介质层14、第三金属层15、第三介质层16和第四金属层17实现将所述第一金属层11、所述第二金属层13、所述第三金属层15以及所述第四金属层17连通连通。本实施方式中改变所述过孔距离所述辐射贴片2中心的距离可改变所述辐射贴片的谐振频率，从而改变所述辐射贴片的尺寸。具体的，通过过孔短接辐射贴片，通过调节过孔的位置，可实现辐射贴片的谐振频率的降低，进而根据天线工作时的长度一般为二分之一介质波长，从而实现可减少辐射贴片的尺寸；过孔的位置不同，可减少的辐射贴片的尺寸也不同，越靠近贴片中心，辐射贴片的谐振频率降低的越多，辐射贴片的尺寸可减少的尺寸也越多。
图3展示了现有技术中的天线尺寸参数，图4展示了本实施方式结构的天线尺寸参数，需要说明的是图3和图4展示的天线的辐射贴片谐振频率相同；图5和图6展示了现有技术的天线与本实施方式结构的天线的回波损耗和天线增益对比，其中带有圆形标记的为参考天线的仿真结果。由此能够看出，在满足回波损耗以及天线增益要求的前提下，本申请仅仅通过调节一个过孔的位置即可实现辐射贴片面积的减少，本对比例中辐射贴片面积想对比现有技术的天线减少48％，且其结构简单，同时对加工工艺要求答复降低。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种小型化毫米波微带天线，其特征在于：包括
天线主体(1)，天线主体(1)包括由上至下依次堆叠的第一金属层(11)、第一介质层(12)、第二金属层(13)、第二介质层(14)、第三金属层(15)、第三介质层(16)和第四金属层(17)；所述第四金属层(17)接地；
辐射贴片(2)；
馈线(3)；
所述辐射贴片(2)以及所述馈线(3)均位于第一金属层(11)，所述天线主体(1)上设有一过孔(18)，所述过孔(18)将所述辐射贴片(2)和所述第四金属层(17)连接，所述第二金属层(13)和所述第三金属层(15)设有过孔通道(151)，所述过孔(18)位于所述过孔通道(151)内。
2.根据权利要求1所述的一种小型化毫米波微带天线，其特征在于：所述过孔(18)依次穿过所述辐射贴片(2)、第一金属层(11)、第一介质层(12)、第二金属层(13)、第二介质层(14)、第三金属层(15)、第三介质层(16)和第四金属层(17)实现将所述辐射贴片(2)与所述第四金属层(17)连通。
3.根据权利要求1所述的一种小型化毫米波微带天线，其特征在于：改变所述过孔距离所述辐射贴片(2)中心的距离可改变所述辐射贴片的谐振频率，从而改变所述辐射贴片的尺寸。
4.根据权利要求1所述的一种小型化毫米波微带天线，其特征在于：所述第一金属层(11)、第二金属层(13)、第三金属层(15)和第四金属层(17)的材质为铜，所述第一介质层(12)的材料为Rogers 4350，介电常数3.66，损耗角正切0.004；所述第二介质层(14)和所述第三介质层(16)的材料为FR4，介电常数为4.4，损耗角正切为0.02。
5.根据权利要求1所述的一种小型化毫米波微带天线，其特征在于：所述第一金属层(11)的厚度为0.035mm，所述第一介质层(12)的厚度为0.254mm，所述第二金属层(13)的厚度为厚度0.035mm，所述第二介质层(14)的厚度为0.5mm，所述第三金属层(15)的厚度为0.035mm，所述第三介质层(16)的厚度0.254mm，所述第四金属层(17)的厚度为0.035mm。
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