CN113410658B - 一种毫米波高增益栅格缝隙阵列天线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及天线技术领域内的一种毫米波高增益栅格缝隙阵列天线，包括金属反射板、微带馈线以及介质基板；所述介质基板上表面覆盖有金属层，所述金属层蚀刻有耦合缝隙，所述微带馈线设置于所述介质基板的下表面，所述微带馈线对所述耦合缝隙进行耦合馈电，所述耦合缝隙作为天线辐射体进行辐射；所述金属反射板平行设置于所述介质基板的下方，所述金属反射板与所述介质基板之间设置间隙。本发明通过简单的缝隙蚀刻，实现了天线的高增益性能，且具有制作工艺简单，成本低的优点。

Description

一种毫米波高增益栅格缝隙阵列天线
技术领域
本发明涉及天线技术领域，具体地，涉及一种毫米波高增益栅格缝隙阵列天线。
背景技术
现在的无线通信技术正在快速发展来满足人们对信息需求。随着5G时代的到来，毫米波频段逐渐被越来越多的利用，毫米波天线的设计就变得非常的需要。但是由于在毫米波频段，路径损耗也会增高，因此要求天线需要有较高的增益减小传播中的路径损耗带来的影响。所以具有高增益特性的天线的设计是很有必要的。
经现有技术检索发现，中国发明专利公开号为CN 102904022 A，公开了一种系统和方法，其使用一种对称的部分耦合的微带缝隙馈电贴片天线元件构造以提供高去耦的双极化宽带贴片天线元件。实施例提供了一种微带缝隙馈电构造，其中第一信号馈电的缝隙是以贴片为中心的，还提供了一种微带缝隙馈电构造，其中第二信号馈电的缝隙是关于贴片中心而对称安置的，并靠近贴片边缘的位置。根据实施例，使用微带馈电来与第二信号馈电的缝隙发射信号，并被适配以提供几乎相等振幅和相互反相180°的信号。实施例的第二信号馈电构造提供贴片和第二信号馈电之间的部分耦合。该发明专利技术结构设计复杂，增益效果不佳。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种毫米波高增益栅格缝隙阵列天线。
本发明提供了一种毫米波高增益栅格缝隙阵列天线，包括金属反射板、微带馈线以及介质基板；
所述介质基板上表面覆盖有金属层，所述金属层蚀刻有耦合缝隙，所述微带馈线设置于所述介质基板的下表面，所述微带馈线对所述耦合缝隙进行耦合馈电，所述耦合缝隙作为天线辐射体进行辐射；
所述金属反射板平行设置于所述介质基板的下方，所述金属反射板与所述介质基板之间设置间隙。
一些实施方式中，所述耦合缝隙包括水平缝隙和垂直缝隙，五条所述水平缝隙与两条所述垂直缝隙形成两组对称的叉型结构，两条所述垂直缝隙中均会产生两个相反的磁流叠加而无辐射，所述水平缝隙的磁流方向相同。
一些实施方式中，所述水平缝隙的长度为中心频点波长的二分之一。
一些实施方式中，所述垂直缝隙的长度等于中心频点波长。
一些实施方式中，所述水平缝隙与所述垂直缝隙的宽度相同。
一些实施方式中，所述水平缝隙与所述垂直缝隙的宽度为0.8-1.5mm。
一些实施方式中，所述金属反射板的尺寸大于所述介质基板的尺寸，所述金属反射板减小天线辐射方向图的后瓣。
一些实施方式中，所述金属反射板与所述介质基板之间的距离为0.5-1.5mm。
一些实施方式中，所述介质基板的厚度为0.381mm，宽度为20mm，介电常数为2.2，介质基板的损耗角tanδ＝0.02。
一些实施方式中，所述介质基板为单层PCB结构。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明的天线辐射体具有物理尺寸小，易于集成等优点。
2、本发明可以通过简易的结构实现天线的高增益性能。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的毫米波高增益栅格缝隙阵列天线的爆炸结构示意图；
图2为本发明提供的毫米波高增益栅格缝隙阵列天线的俯视结构示意图
图3为本发明提供的毫米波高增益栅格缝隙阵列天线的侧视结构示意图；
图4本发明提供的实施例的毫米波高增益栅格缝隙阵列天线的工作原理图；
图5为本发明提供的实施例的毫米波高增益栅格缝隙阵列天线的S11参数示意图；
图6为本发明提供的实施例的毫米波高增益栅格缝隙阵列天线在30GHz，E面与H面的实增益方向的示意图；
图7为本发明提供的实施例的毫米波高增益栅格缝隙阵列天线的实增益的示意图。
图中示出：
1-金属反射板，2-微带馈线，3-介质基板，4-金属层。40-耦合缝隙，401-水平缝隙，402-垂直缝隙。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种毫米波高增益格栅缝隙阵列天线，如图1-4所示，包括金属反射板1、微带馈线2和介质基板3，微带馈线2夹设于金属反射板1和介质基板3之间。介质基板3为单层PCB结构，介质基板3的上表面覆盖有金属层4，金属层4通过蚀刻工艺形成有耦合缝隙40，耦合缝隙40包括有水平缝隙401和垂直缝隙402，五条水平缝隙401与两条垂直缝隙402形成两组径向对称的叉型结构的天线辐射体。两组叉型结构的天线辐射体以开口朝向相反的方式对称设置，即两条水平缝隙401连通于一条垂直缝隙402的上下两端形成一组叉头后，通过一条水平缝隙401连通于两条垂直缝隙402的中点位置形成两组开口朝向相反且镜像对称的叉型结构，即连接两条垂直缝隙402的一条水平缝隙401作为两组叉头共同的叉柄。设置于介质基板3下表面的微带馈线2与垂直缝隙402平行设置，两组叉型结构的耦合缝隙对称分布于微带馈线2的两侧。其中：水平缝隙401的长度为中心波长的二分之一，垂直缝隙402的长度等于中心波长，水平缝隙401与垂直缝隙402的宽度相同，优选为0.8-1.5mm。
本发明的工作原理为：通过微带馈线2对中间的耦合缝隙40进行耦合馈电，此时，在水平缝隙401和垂直缝隙402内产生等效的磁流，连接于垂直缝隙402上的四条水平缝隙401将产生同向磁流，由于垂直缝隙402的长度为中心波长的长度，每条垂直缝隙402内将产生两个方向相反的磁流，方向相反的磁流叠加后使得垂直缝隙402的辐射为基本为零，进而天线辐射体通过四个水平缝隙401上的磁流组成的阵列进行辐射，获得高增益的性能。本发明具有结构简单，增益性能良好，且物理尺寸小，易于集成。
优选的，金属反射板1与介质基板3之间设置有间隙，其间隙为0.5-1.5mm。进一步的，金属反射板1的尺寸大于介质基板3的尺寸，即介质基板3投影于金属反射板1上的投影位于金属反射板1内，通过金属反射板1大于介质基板3的尺寸，能够减小天线复合方向图的后瓣。
本发明提供了一种毫米波高增益栅格缝隙阵列天线，可用于无线通信系统，可覆盖29-31.5GHz的频带。如图1-4所示，毫米波高增益栅格缝隙阵列天线的物理结构示意图，介质基板2采用Rogers5880高频板，其长宽为20×20mm的方形，介质基板3的其他参数为：宽度为20mm,厚度为0.381mm，介电常数为εr＝2.2，损耗角tanδ＝0.02。金属层4中蚀刻的水平缝隙401和垂直缝隙402的宽度均为1mm,金属反射板1为长宽为40mm的方形，金属反射板1与介质基板2之间的间隙设置为1mm。
经测试，其增益效果较佳，如图5所示为天线的S11参数，图6为天线在30GHz时E面与H面的实增益方向的示意图，图7为天线的实增益的示意图。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种毫米波高增益栅格缝隙阵列天线，其特征在于，包括金属反射板(1)、微带馈线(2)以及介质基板(3)；
所述介质基板(3)上表面覆盖有金属层(4)，所述金属层(4)蚀刻有耦合缝隙(40)，所述微带馈线(2)设置于所述介质基板(3)的下表面，所述微带馈线(2)对所述耦合缝隙(40)进行耦合馈电，所述耦合缝隙(40)作为天线辐射体进行辐射；
所述耦合缝隙(40)包括水平缝隙(401)和垂直缝隙(402)，五条所述水平缝隙(401)与两条所述垂直缝隙(402)形成两组对称的叉型结构，两条所述垂直缝隙(402)中均会产生两个相反的磁流叠加而无辐射，所述水平缝隙的磁流方向相同；
所述水平缝隙(401)的长度为中心频点波长的二分之一；
所述垂直缝隙(402)的长度等于中心频点波长；
所述水平缝隙(401)与所述垂直缝隙(402)的宽度相同；
设置于所述介质基板(3)下表面的所述微带馈线(2)与所述垂直缝隙(402)平行设置，两组叉型结构的耦合缝隙对称分布于所述微带馈线(2)的两侧；
所述金属反射板(1)平行设置于所述介质基板(3)的下方，所述金属反射板(1)与所述介质基板(3)之间设置间隙，所述金属反射板(1)的尺寸大于所述介质基板(3)的尺寸，所述金属反射板(1)减小天线辐射方向图的后瓣。
2.根据权利要求1所述的毫米波高增益栅格缝隙阵列天线，其特征在于，所述水平缝隙(401)与所述垂直缝隙(402)的宽度为0.8-1.5mm。
3.根据权利要求2所述的毫米波高增益栅格缝隙阵列天线，其特征在于，所述金属反射板(1)与所述介质基板(3)之间的距离为0.5-1.5mm。
4.根据权利要求1所述的毫米波高增益栅格缝隙阵列天线，其特征在于，所述介质基板(3)的厚度为0.381mm，宽度为20mm，介电常数为2.2，介质基板的损耗角tanδ＝0.02。
5.根据权利要求4所述的毫米波高增益栅格缝隙阵列天线，其特征在于，所述介质基板(3)为单层PCB结构。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114552219B (zh) * 2022-01-20 2023-06-02 电子科技大学 一种基于mgaa单元超低剖面双频单层小型移动天线

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6351248B1 (en) * 2000-06-28 2002-02-26 Bellsouth Intellectual Property Management Corp. Directional antenna
CN102292873A (zh) * 2008-12-12 2011-12-21 南洋理工大学 栅格阵列天线及其集成结构
CN104868237A (zh) * 2015-04-16 2015-08-26 厦门大学 工形对称双偶极调控缝隙耦合谐振器多频段天线
WO2017167987A1 (en) * 2016-04-01 2017-10-05 Sony Corporation Microwave antenna apparatus, packing and manufacturing method
CN110829009A (zh) * 2019-11-08 2020-02-21 华南理工大学 一种基于网格开槽贴片的宽带滤波天线

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104733843B (zh) * 2015-03-16 2017-12-15 电子科技大学 一种ltcc缝隙耦合阵列天线
CN204927514U (zh) * 2015-09-21 2015-12-30 中国人民解放军理工大学 一种具有电大谐振特性的微带贴片天线
CN205488534U (zh) * 2015-12-31 2016-08-17 深圳光启高等理工研究院 超材料结构及超材料天线罩
US9912061B2 (en) * 2016-05-18 2018-03-06 International Business Machines Corporation Millimeter-wave communications on a multifunction platform
EP3364457A1 (en) * 2017-02-15 2018-08-22 Nxp B.V. Integrated circuit package including an antenna
CN108963443A (zh) * 2017-05-26 2018-12-07 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 一种天线及封装天线结构
US20200358205A1 (en) * 2017-11-30 2020-11-12 Agency For Science, Technology And Research Antenna and method of forming the same
CN110459862B (zh) * 2019-08-23 2021-05-18 深圳大学 一种基于槽辐射的毫米波网格阵列天线
CN111541006A (zh) * 2020-05-21 2020-08-14 中国电子科技集团公司第十四研究所 一种玻璃基贴片天线单元
CN112117535A (zh) * 2020-09-01 2020-12-22 广州智讯通信系统有限公司 一种5g毫米波电磁混合双极化mimo天线阵列

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6351248B1 (en) * 2000-06-28 2002-02-26 Bellsouth Intellectual Property Management Corp. Directional antenna
CN102292873A (zh) * 2008-12-12 2011-12-21 南洋理工大学 栅格阵列天线及其集成结构
CN104868237A (zh) * 2015-04-16 2015-08-26 厦门大学 工形对称双偶极调控缝隙耦合谐振器多频段天线
WO2017167987A1 (en) * 2016-04-01 2017-10-05 Sony Corporation Microwave antenna apparatus, packing and manufacturing method
CN110829009A (zh) * 2019-11-08 2020-02-21 华南理工大学 一种基于网格开槽贴片的宽带滤波天线

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Low-Profile Frequency Reconfigurable Grid-Slotted Patch Antenna;Yuan-Ming Cai;《IEEE Access ( Volume: 6)》;20180627;参见摘要及第Ⅱ部分，图1-2 *
新型高增益反射阵列天线的设计;刘远玄;《电子科技》;20120215;第1，2部分，图1-2 *

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