CN113437492A - 通信装置、毫米波全息天线及其制造方法 - Google Patents

通信装置、毫米波全息天线及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种通信装置、毫米波全息天线及其制造方法，毫米波全息天线包括介质基板、接地层与微带线。介质基板的其中一端上设有激励端口，介质基板的另一端上设有负载端口。微带线上沿着其延伸方向上定义出依次间隔的若干个设置区。其中一部分的设置区一一对应地设有若干个第一缝隙开口。第一缝隙开口的长度方向垂直于微带线的延伸方向。在激励端口处施加激励信号时，微带线上的各个第一缝隙开口处均能产生激励，相当于是若干个第一单元天线，若干个第一缝隙开口处的激励会相互叠加，即若干个第一单元天线的辐射方向图叠加，便能形成指定的高增益方向图，以及能实现宽带宽与低剖面，生产工艺较为简单。

Description

通信装置、毫米波全息天线及其制造方法
技术领域
本发明涉及天线通信技术领域，特别是涉及一种通信装置、毫米波全息天线及其制造方法。
背景技术
5G毫米波波束赋形技术一般主要包括：有源相控阵天线波束赋形及全息天线波束赋形。有源相控阵天线波束赋形的优点是采用小间距(小间距一般指天线间间距约为
Figure BDA0003125916990000011
λg可以是中心频点在介质中的波长)方式，形成具有更高空间分辨率的高增益窄细波束，缺点是相控阵天线的馈电网络设计相对复杂，且这整个设备成本较高。全息天线波束赋形指的是基于光学原理，通过改变全息结构的表面阻抗，实现波束方向的控制。全息天线由馈源和全息结构组成。
传统的对于毫米波全息天线波束赋形技术的研究有较多的方法，有的利用全息波束成形天线技术和变容二极管改变全息结构表面阻抗，实现波束扫描，所得到的产品具有低成本，小尺寸，轻重量，低功耗的优势。有的使用超材料形成全息波束，通过软件的控制实现波束指向和天线极化的控制，可以进行卫星自动识别和跟踪等。还有的采用紧耦合或辐射单元之间小距离实现具有宽带瞬时带宽的可调宽频天线，或采用不同激励方式，例如平行板波导，带状线波导等激励缝隙或贴片天线，通过二极管的开关控制实现全息波束不同的指向。然而，传统的毫米波全息天线无法同时实现宽频带与高增益。
发明内容
基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种通信装置、毫米波全息天线及其制造方法，它能够实现宽频带与高增益，工艺简单。
其技术方案如下：一种毫米波全息天线，所述毫米波全息天线包括：
介质基板、接地层与微带线，所述介质基板的其中一端上设有激励端口，所述介质基板的另一端上设有负载端口，所述接地层设置于所述介质基板的其中一侧面上，所述微带线设置于所述介质基板的另一侧面上，所述微带线的两端分别与所述激励端口、所述负载端口对应电性连接，所述微带线上沿着其延伸方向上定义出依次间隔的若干个设置区，其中一部分的所述设置区一一对应地设有若干个第一缝隙开口，所述第一缝隙开口的长度方向垂直于所述微带线的延伸方向。
上述的毫米波全息天线，在激励端口处施加激励信号时，微带线上的各个第一缝隙开口处均能产生激励，相当于是若干个第一单元天线，若干个第一缝隙开口处的激励会相互叠加，即若干个第一单元天线的辐射方向图叠加，便能形成指定的高增益方向图，以及能实现宽带宽与低剖面，生产工艺较为简单。
在其中一个实施例中，另一部分的所述设置区一一对应地设置有若干个第二缝隙开口；所述第二缝隙开口的长度方向垂直于所述微带线的延伸方向；所述第二缝隙开口的长度小于所述第一缝隙开口的长度，所述第二缝隙开口的宽度小于所述第一缝隙开口的宽度。
在其中一个实施例中，若干个所述设置区在沿着所述微带线的延伸方向上等间隔布置。
在其中一个实施例中，所述微带线为至少两个，至少两个所述微带线间隔地布置于所述介质基板的同一侧面上；所述激励端口与所述负载端口均为至少两个，至少两个所述激励端口与至少两个所述微带线的其中一端一一对应电性连接，至少两个所述负载端口与至少两个所述微带线的另一端一一对应电性连接。
在其中一个实施例中，所述第一缝隙开口的长度a2为2.9mm～3.1mm，所述第一缝隙开口的宽度为0.3mm～0.5mm，相邻所述设置区的间隔为1.0mm～1.2mm。
在其中一个实施例中，所述第二缝隙开口的长度a3为1.2mm～1.4mm，所述第二缝隙开口的宽度为0.08mm～0.28mm。
一种通信装置，所述通信装置包括所述的毫米波全息天线。
上述的通信装置，在激励端口处施加激励信号时，微带线上的各个第一缝隙开口处均能产生激励，相当于是若干个第一单元天线，若干个第一缝隙开口处的激励会相互叠加，即若干个第一单元天线的辐射方向图叠加，便能形成指定的高增益方向图，以及能实现宽带宽与低剖面，生产工艺较为简单。
一种所述的毫米波全息天线的制造方法，包括如下步骤：
基于全息天线的幅度加权原理，得到各个设置区的激励幅度值m；
将各个设置区的激励幅度值m进行离散处理，离散阈值为t，0<t<1，当设置区的激励幅度值m不小于t时，得到的离散结果M记为1，当设置区的激励幅度值m小于t时，得到的离散结果M记为0；
根据各个设置区的离散结果M在相应的所述设置区设置第一缝隙开口。
上述的毫米波全息天线的制造方法，微带线上的各个第一缝隙开口处均能产生激励，相当于是若干个第一单元天线，若干个第一缝隙开口处的激励会相互叠加，即若干个第一单元天线的辐射方向图叠加，便能形成指定的高增益方向图，以及能实现宽带宽与低剖面，生产工艺较为简单。
在其中一个实施例中，所述的毫米波全息天线的制造方法还包括如下步骤：调整离散阈值t的大小，根据不同离散阈值t得到的毫米波全息天线通过电磁软件仿真得到毫米波全息天线仿真图；将毫米波全息天线仿真图与全息天线的幅度加权理论仿真图进行比对，找到所需的离散阈值t。
在其中一个实施例中，根据各个设置区的离散结果M在相应的所述设置区设置第一缝隙开口的具体方法包括：若所述设置区的离散结果M为1，则在该设置区设置所述第一缝隙开口；若所述设置区的离散结果M为0，则在该设置区不进行设置所述第一缝隙开口。
在其中一个实施例中，若所述设置区的离散结果M为0，则在该设置区设置第二缝隙开口。
在其中一个实施例中，所述的毫米波全息天线的制造方法还包括如下步骤：调整第二缝隙开口的尺寸大小，根据不同尺寸大小的第二缝隙开口得到的毫米波全息天线通过电磁软件仿真得到毫米波全息天线仿真图；通过毫米波全息天线仿真图判断阻抗匹配的改善程度，并确定出第二缝隙开口的尺寸大小。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a为本发明一实施例的毫米波全息天线上定义出若干个设置区的结构示意图；
图1b为本发明一实施例的毫米波全息天线的俯视图；
图2为图1b的侧视图；
图3为本发明另一实施例的毫米波全息天线的俯视图；
图4为本发明又一实施例的毫米波全息天线的俯视图；
图5为本发明一实施例的毫米波全息天线在n＝64,f＝26GHz时与全息天线的理论仿真对比分析图；
图6为本发明一实施例的毫米波全息天线在没有设计第二缝隙开口时的反射系数和传输系数示意图；
图7为本发明一实施例的毫米波全息天线在设计有第二缝隙开口时的反射系数和传输系数示意图；
图8为本发明一实施例的毫米波全息天线在没有设计第二缝隙开口且f为26GHz时的2D辐射方向图；
图9为本发明一实施例的毫米波全息天线在设计有第二缝隙开口且f为26GHz时的2D辐射方向图；
图10为本发明一实施例的毫米波全息天线的微带线为四个且f为24.25GHz时的2D辐射方向图；
图11为本发明一实施例的毫米波全息天线的微带线为四个且f为26GHz时的2D辐射方向图；
图12为本发明一实施例的毫米波全息天线的微带线为四个且f为27.5GHz时的2D辐射方向图；
图13为本发明一实施例的毫米波全息天线的微带线为一个、n为64、无设计第二缝隙开口、且f为26GHz时的3D辐射方向图；
图14为本发明一实施例的毫米波全息天线的微带线为一个、n为64、设计有第二缝隙开口、且f为26GHz时的3D辐射方向图；
图15为本发明一实施例的毫米波全息天线的微带线为四个、n为64、设计有第二缝隙开口、且f为26GHz时的3D辐射方向图。
10、介质基板；20、接地层；30、微带线；40、激励端口；50、负载端口；60、第一缝隙开口；70、第二缝隙开口；80、设置区。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
用于国际移动通信的毫米波频段分别为24.25GHz-7.5GHz、37GHz-43.5GHz以及66GHz-71GHz。本文将重点以毫米波频段是24.25GHz-27.5GHz为例进行研究毫米波全息天线，其它频段相类似，不进行赘述。
参阅图1a、图1b与图2，图1a示出了本发明一实施例的毫米波全息天线上定义出若干个设置区80的结构示意图,图1b示出了本发明一实施例的毫米波全息天线的俯视图，图2示出了图1b的侧视图。本发明一实施例提供的一种毫米波全息天线，毫米波全息天线包括：介质基板10、接地层20与微带线30。介质基板10的其中一端上设有激励端口40，介质基板10的另一端上设有负载端口50。接地层20设置于介质基板10的其中一侧面上，微带线30设置于介质基板10的另一侧面上。微带线30的两端分别与激励端口40、负载端口50对应电性连接，微带线30上沿着其延伸方向上定义出依次间隔的若干个设置区80(如图1a中虚线方框的区域)。其中一部分的设置区80一一对应地设有若干个第一缝隙开口60，即一部分的设置区80对应地设置第一缝隙开口60，如一部分的设置区80的数量为10个，有10个设置区80对应地设置有第一缝隙开口60，则10个设置区80一一对应设置有10个第一缝隙开口60。第一缝隙开口60的长度方向垂直于微带线30的延伸方向。其中，需要说明的是，第一缝隙开口60的长度方向也就是第一缝隙开口60的长边所在的方向，即图1b中x轴的方向，微带线30的延伸方向即为图1b中y轴的方向。
上述的毫米波全息天线，在激励端口40处施加激励信号时，微带线30上的各个第一缝隙开口60处均能产生激励，相当于是若干个第一单元天线，若干个第一缝隙开口60处的激励会相互叠加，即若干个第一单元天线的辐射方向图叠加，便能形成指定的高增益方向图，以及能实现宽带宽与低剖面，生产工艺较为简单。
在一个具体的实施例中，以设置区80的数量n为64，f＝26GHz为例，第一缝隙开口60的长度a2与宽度b2分别例如是3mm与0.4mm，相邻设置区80的间隔例如是1.1mm。此外，负载端口50处接入的负载的具体阻值大小例如为50Ω。通过电磁波仿真软件进行仿真分析可得到如图5所示的仿真图，根据仿真图可以看到，天线的阻抗带宽(反射系数小于-10dB)是24.0GHz～28.0GHz。相对带宽是15.38％，传输系数是-4.79dB～-2.45dB。天线在26GHz的增益是10.8dBi,增益较高。3dB波束宽度是7.89°,副瓣电平是-10.5dB。0°波束指向与全息天线的理论仿真图的0°波束指向偏离约-0.6°。即0°波束指向、3dB波束宽度均与全息天线的理论值相比有良好的一致性。
需要说明的是，介质基板10的具体材质例如是Rogers 5880的介质板材，介电常数是2.2，厚度c1是1.575mm。当然介质基板10也可以选取其它类型的介质板材，以及其它厚度尺寸大小，在此不进行限定，根据实际需求进行选取。此外，当介质板上只是设置一个微带线30时，介质板的长度a1与宽度b1分别例如是76mm与11mm；介质板上也可以设置两个以上微带线30，即设置有两组以上第一缝隙开口60，例如如图示意出的设置有四个微带线30时，介质板的长度a1与宽度b1分别例如是76mm与44mm。另外，接地层20与微带线30均例如为铜材，当然也可以是其它金属材料。
参阅图3，图3示出了本发明另一实施例的毫米波全息天线的俯视图。进一步地，另一部分的设置区80一一对应地设置有若干个第二缝隙开口70。第二缝隙开口70的长度方向垂直于微带线30的延伸方向。具体而言，第二缝隙开口70的长度a3小于第一缝隙开口60的长度a2，第二缝隙开口70的宽度小于第一缝隙开口60的宽度。如此，在微带线30上增加了若干个第二缝隙开口70，第二缝隙开口70能用于幅值激励补偿，能进一步优化毫米波全息天线的阻抗带宽匹配，改善波束指向。
参阅图6至图9，经过多次优化仿真，第二缝隙开口70的尺寸例如是长度与宽度分别为1.3mm与0.18mm。从图中可以看出，毫米波全息天线能够工作在24.0GHz～28GHz。同时，由于第二缝隙开口70的存在，毫米波全息天线在25.5GHz～26GHz频段内的阻抗匹配得到较大改善。此外，传输系数是-4.58dB～-2.34dB，天线在26GHz的增益是11.10dBi,3dB波束宽度是7.85°,副瓣电平是-10.8dB，波束指向是0°，均符合于全息天线的理论指标要求。
参阅图1a与图3，进一步地，若干个设置区80在沿着微带线30的延伸方向上等间隔布置。如此，若干个第一缝隙开口60与若干个第二缝隙开口70在沿着微带线30的延伸方向上等间隔布置。需要说明的是，作为一个可选的方案，若干个设置区80在沿着微带线30的延伸方向上不一定必须要等间隔地设置。
参阅图4，图4示出了本发明又一实施例的毫米波全息天线的俯视图。进一步地，微带线30为至少两个，至少两个微带线30间隔地布置于介质基板10的同一侧面上。激励端口40与负载端口50均为至少两个，至少两个激励端口40与至少两个微带线30的其中一端一一对应电性连接，至少两个负载端口50与至少两个微带线30的另一端一一对应电性连接。如此，具体以微带线30为四个通过电磁波仿真软件进行仿真可以得到，天线增益是17.37dBi，3dB波束宽度7.91°,副瓣电平是-10.9dB，波束指向是0°，轴向交叉极化是-30dB，符合于全息天线的理论指标要求。
在一个实施例中，第一缝隙开口60的长度a2为2.9mm～3.1mm，第一缝隙开口60的宽度为0.3mm～0.5mm，相邻设置区80的间隔为1.0mm～1.2mm。需要说明的是，相邻设置区80的间隔指的是，如图1a中所示相邻两个虚线方框的中心点连线的长度。
在一个实施例中，第二缝隙开口70的长度a3为1.2mm～1.4mm，第二缝隙开口70的宽度为0.08mm～0.28mm。
在一个实施例中，一种通信装置，通信装置包括上述任一实施例毫米波全息天线。
上述的通信装置，在激励端口40处施加激励信号时，微带线30上的各个第一缝隙开口60处均能产生激励，相当于是若干个第一单元天线，若干个第一缝隙开口60处的激励会相互叠加，即若干个第一单元天线的辐射方向图叠加，便能形成指定的高增益方向图，以及能实现宽带宽与低剖面，生产工艺较为简单。
在一个实施例中，一种上述任一实施例毫米波全息天线的制造方法，包括如下步骤：
步骤S10、确定出微带线30上的设置区80的个数n,仿真频率f,以及扫描角度θ0；
具体而言，n具体例如选取为30、50、64、100、200等等，可以根据实际需求进行选取；f具体例如为26GHz，也可以是24.0GHz～28GHz中的任意一频点；θ0具体例如为0°、±20°，±40°，±60°等等，也可以选取其它角度。
步骤S20、定义微带线30的延伸方向为y轴，垂直于微带线30的延伸方向并平行于介质基板10的侧面的方向为x轴，垂直于介质基板10的侧面的方向为z轴，并根据n、f以及θ0，基于全息天线的幅度加权原理，得到各个设置区80的激励幅度值m；
需要说明的是，全息天线的幅度加权原理具体是，以一维结构为例，假设散射单元(也就是对应于后文的第一缝隙开口60)沿着y轴分布，即参考波与物波表达式分别是：
Ψref(yi)＝exp(-ikryi)
Ψobj(yi，θ0)＝exp(-ik0θ0yi)
其中，yi是在全息天线结构上第i个散射单元的位置信息，i在0至n之间取值，kr是参考波的传播常数，k0是物波的传播常数，θ0是物波波束指向。
根据干涉原理，全息结构上记录的干涉图案Ψ(yi，θ0)可以表示为：
Figure BDA0003125916990000101
其中，包含重要物波的干涉图案信息的是：
Figure BDA0003125916990000102
当参考波Ψref(yi)作用于全息结构时：
Ψobj(yi，θ0)＝Ψqnf(yi，θ0)Ψref(yi)/|Ψref(yi)|2
由上述公式可以看出，当参考波与全息结构相互作用时，可以得到具有特定波束指向θ0的电磁波，即Ψobj(yi，θ0)。
为了获取特定波束指向的波束，全息结构应该具有改变源天线辐射特性的能力。即将源天线在yi处得相移kryi调控为k0(θ0)yi，产生指向波束为θ0的波束。基于上述理论，我们提供一种幅度加权的方法，通过调控yn处的幅度信息来实现全息结构。幅度函数表示为：
Figure BDA0003125916990000111
其中，m(yi，θ0)是波束指向为θ0时，天线在yi处的激流幅度值，ReΨqif(yi，θ0)是干涉图案的实数表达式，即cos((kryi-k0(θ0)yi))。当yi处的相位值与目标值相等时，m(yi，θ0)＝1，说明天线在该处辐射的能量最多。当yi处的相位值与目标值相反时，m(yi，θ0)＝0，说明天线在该处的辐射能量最少。所以，m(yi，θ0)的取值范围是0～1。
基于上述的全息天线的幅度加权原理得到下表1，请参阅下表1，下表1是其中一个示例中针对于毫米波全息天线的微带线30为1个，间隔区n为64，且f为26GHz时所得到的各个间隔区的激励幅度值m。表1中，64个间隔区按照y轴的方向依次记为1至64。
表1
Figure BDA0003125916990000112
Figure BDA0003125916990000121
步骤S30、将各个设置区80的激励幅度值m进行离散处理，离散阈值为t，0<t<1，当设置区80的激励幅度值m不小于t时，得到的离散结果M记为1，当设置区80的激励幅度值m小于t时，得到的离散结果M记为0；
具体而言，请参阅下表2，下表2是在t为0.6时通过上表1进行离散得到。
表2
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
M 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0
序号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
M 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1
序号 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
M 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0
序号 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
M 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1
序号 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
M 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0
序号 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60
M 0 0 1 1 1 0 0 0 0 1
序号 61 62 63 64
M 1 1 0 0
步骤S40、根据各个设置区80的离散结果M在相应的设置区80设置第一缝隙开口60。
上述的毫米波全息天线的制造方法，微带线30上的各个第一缝隙开口60处均能产生激励，相当于是若干个第一单元天线，若干个第一缝隙开口60处的激励会相互叠加，即若干个第一单元天线的辐射方向图叠加，便能形成指定的高增益方向图，以及能实现宽带宽与低剖面，生产工艺较为简单。
进一步地，毫米波全息天线的制造方法还包括如下步骤：调整离散阈值t的大小，根据不同离散阈值t得到的毫米波全息天线通过电磁软件仿真得到毫米波全息天线仿真图；将毫米波全息天线仿真图与全息天线的幅度加权理论仿真图进行比对，找到所需的离散阈值t。如此，当毫米波全息天线仿真图与全息天线的幅度加权理论仿真图最为接近时，将毫米波全息天线仿真图对应的离散阈值t作为所需的离散阈值t。
进一步地，根据各个设置区80的离散结果M在相应的设置区80设置第一缝隙开口60的具体方法包括：若设置区80的离散结果M为1，则在该设置区80设置第一缝隙开口60；若设置区80的离散结果M为0，则在该设置区80不进行设置第一缝隙开口60。
进一步地，若设置区80的离散结果M为0，则在该设置区80设置第二缝隙开口70。如此，第二缝隙开口70能用于幅值激励补偿，能进一步优化毫米波全息天线的阻抗带宽匹配，改善波束指向。
进一步地，毫米波全息天线的制造方法还包括如下步骤：调整第二缝隙开口70的尺寸大小，根据不同尺寸大小的第二缝隙开口70得到的毫米波全息天线通过电磁软件仿真得到毫米波全息天线仿真图；通过毫米波全息天线仿真图判断阻抗匹配的改善程度，并确定出第二缝隙开口70的尺寸大小。
请参阅图6与图7，图6示出了本发明一实施例的毫米波全息天线在没有设计第二缝隙开口70时的反射系数和传输系数示意图，图7示出了本发明一实施例的毫米波全息天线在设计有第二缝隙开口70时的反射系数和传输系数示意图。此外，图6与图7均是毫米波全息天线在微带线30为一个，设置区80的n的数量为64个的条件下进行的仿真。图6与图7可以看出，对于设计有第二缝隙开口70的毫米波全息天线而言，其反射系数在25.5GHz～26GHz时有较明显的改善，传输系数在24GHz～28GHz频段内是-4.58dB～-2.34dB，与没有设计有第二缝隙开口70的毫米波全息天线相差不大。
请参阅图8与图9，图8示出了本发明一实施例的毫米波全息天线在没有设计第二缝隙开口70且f为26GHz时的2D辐射方向图，图9示出了本发明一实施例的毫米波全息天线在设计有第二缝隙开口70且f为26GHz时的2D辐射方向图。图8是毫米波全息天线在微带线30为一个，设置区80的n的数量为64个，且没有设计第二缝隙开口70的条件下进行的仿真，可以得到在26GHz的增益是10.8dBi，3dB波束宽度是7.89°，副瓣电平是-10.5dB，波束指向偏离0°约-0.6°。图9是毫米波全息天线在微带线30为一个，设置区80的n的数量为64个，且设计有第二缝隙开口70的条件下进行的仿真，可以得到在26GHz的增益是11.10dBi，3dB波束宽度是7.85°，副瓣电平是-10.8dB，波束指向是0°。如此可以得到，第二缝隙开口70的有无对天线阵列的辐射特性影响较小。
请参阅图10至图12，图10示出了本发明一实施例的毫米波全息天线的微带线30为四个且f为24.25GHz时的2D辐射方向图，图11示出了本发明一实施例的毫米波全息天线的微带线30为四个且f为26GHz时的2D辐射方向图，图12示出了本发明一实施例的毫米波全息天线的微带线30为四个且f为27.5GHz时的2D辐射方向图。此外，图10至图12均是毫米波全息天线在微带线30为四个，设置区80的n的数量为64个的条件下进行的仿真。图10可以得到，阵列天线在24.5GHz的增益是15.52dBi,3dB波束宽度是8.85°,副瓣电平是-9.33dB，波束指向是-7.4°；图11可以得到，阵列天线在26GHz的增益是11.10dBi，3dB波束宽度是7.85°，副瓣电平是-10.8dB，波束指向是0°；图12可以得到，阵列天线在27.5GHz的增益是18.38dBi，3dB波束宽度是7.31°，副瓣电平是-9.41dB。波束指向是6.2°。因此可以得到阵列天线在24.25GHz～27.5GHz具有一定的频扫特性。
请参阅图13至图15，图13示出了本发明一实施例的毫米波全息天线的微带线30为一个、n为64、无设计第二缝隙开口70、且f为26GHz时的3D辐射方向图，图14示出了本发明一实施例的毫米波全息天线的微带线30为一个、n为64、设计有第二缝隙开口70、且f为26GHz时的3D辐射方向图，图15示出了本发明一实施例的毫米波全息天线的微带线30为四个、n为64、设计有第二缝隙开口70、且f为26GHz时的3D辐射方向图。根据图13与图14可以得到，有无第二缝隙开口70，扫描角度是0°时，阵列天线在26GHz的3D辐射方向图相似。根据图15可以得到，毫米波全息天线的微带线30为四个、n为64、设计有第二缝隙开口70、且f为26GHz时，3D辐射方向图具有窄波束，高增益的辐射特性。
请再参阅图下表3，下表3是如图1b、图3及图4示意出的三种毫米波全息天线的电路参数和辐射参数对比。
表3
Figure BDA0003125916990000151
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，术语“第一”、“第二”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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

Claims (12)

1.一种毫米波全息天线，其特征在于，所述毫米波全息天线包括：
介质基板、接地层与微带线，所述介质基板的其中一端上设有激励端口，所述介质基板的另一端上设有负载端口，所述接地层设置于所述介质基板的其中一侧面上，所述微带线设置于所述介质基板的另一侧面上，所述微带线的两端分别与所述激励端口、所述负载端口对应电性连接，所述微带线上沿着其延伸方向上定义出依次间隔的若干个设置区，其中一部分的所述设置区一一对应地设有若干个第一缝隙开口，所述第一缝隙开口的长度方向垂直于所述微带线的延伸方向。
2.根据权利要求1所述的毫米波全息天线，其特征在于，另一部分的所述设置区一一对应地设置有若干个第二缝隙开口；所述第二缝隙开口的长度方向垂直于所述微带线的延伸方向；所述第二缝隙开口的长度小于所述第一缝隙开口的长度，所述第二缝隙开口的宽度小于所述第一缝隙开口的宽度。
3.根据权利要求2所述的毫米波全息天线，其特征在于，若干个所述设置区在沿着所述微带线的延伸方向上等间隔布置。
4.根据权利要求2所述的毫米波全息天线，其特征在于，所述微带线为至少两个，至少两个所述微带线间隔地布置于所述介质基板的同一侧面上；所述激励端口与所述负载端口均为至少两个，至少两个所述激励端口与至少两个所述微带线的其中一端一一对应电性连接，至少两个所述负载端口与至少两个所述微带线的另一端一一对应电性连接。
5.根据权利要求2所述的毫米波全息天线，其特征在于，所述第一缝隙开口的长度a2为2.9mm～3.1mm，所述第一缝隙开口的宽度为0.3mm～0.5mm，相邻所述设置区的间隔为1.0mm～1.2mm。
6.根据权利要求2所述的毫米波全息天线，其特征在于，所述第二缝隙开口的长度a3为1.2mm～1.4mm，所述第二缝隙开口的宽度为0.08mm～0.28mm。
7.一种通信装置，其特征在于，所述通信装置包括如权利要求1至6任意一项所述的毫米波全息天线。
8.一种如权利要求1至6任意一项所述的毫米波全息天线的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
基于全息天线的幅度加权原理，得到各个设置区的激励幅度值m；
将各个设置区的激励幅度值m进行离散处理，离散阈值为t，0<t<1，当设置区的激励幅度值m不小于t时，得到的离散结果M记为1，当设置区的激励幅度值m小于t时，得到的离散结果M记为0；
根据各个设置区的离散结果M在相应的所述设置区设置第一缝隙开口。
9.根据权利要求8所述的毫米波全息天线的制造方法，其特征在于，还包括如下步骤：调整离散阈值t的大小，根据不同离散阈值t得到的毫米波全息天线通过电磁软件仿真得到毫米波全息天线仿真图；将毫米波全息天线仿真图与全息天线的幅度加权理论仿真图进行比对，找到所需的离散阈值t。
10.根据权利要求8所述的毫米波全息天线的制造方法，其特征在于，所述根据各个设置区的离散结果M在相应的所述设置区设置第一缝隙开口的方法包括：
若所述设置区的离散结果M为1，则在该设置区设置所述第一缝隙开口；若所述设置区的离散结果M为0，则在该设置区不进行设置所述第一缝隙开口。
11.根据权利要求10所述的毫米波全息天线的制造方法，其特征在于，若所述设置区的离散结果M为0，则在该设置区设置第二缝隙开口。
12.根据权利要求11所述的毫米波全息天线的制造方法，其特征在于，还包括如下步骤：调整第二缝隙开口的尺寸大小，根据不同尺寸大小的第二缝隙开口得到的毫米波全息天线通过电磁软件仿真得到毫米波全息天线仿真图；通过毫米波全息天线仿真图判断阻抗匹配的改善程度，并确定出第二缝隙开口的尺寸大小。
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