CN113471698B - 方向图修正的立体结构 - Google Patents

方向图修正的立体结构 Download PDF

Info

Publication number
CN113471698B
CN113471698B CN202110643802.4A CN202110643802A CN113471698B CN 113471698 B CN113471698 B CN 113471698B CN 202110643802 A CN202110643802 A CN 202110643802A CN 113471698 B CN113471698 B CN 113471698B
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal
slit
pattern
metal wall
solid structure
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.)
Active
Application number
CN202110643802.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113471698A (zh
Inventor
钟成
阮琳娜
李文
邵苏杰
路鹏程
欧清海
赵劭康
张宁池
张正文
王艳茹
郭少勇
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.)
Xiongan New Area Power Supply Company State Grid Hebei Electric Power Co
State Grid Corp of China SGCC
Beijing University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Xiongan New Area Power Supply Company State Grid Hebei Electric Power Co
State Grid Corp of China SGCC
Beijing University of Posts and Telecommunications
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 Xiongan New Area Power Supply Company State Grid Hebei Electric Power Co, State Grid Corp of China SGCC, Beijing University of Posts and Telecommunications filed Critical Xiongan New Area Power Supply Company State Grid Hebei Electric Power Co
Priority to CN202110643802.4A priority Critical patent/CN113471698B/zh
Publication of CN113471698A publication Critical patent/CN113471698A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113471698B publication Critical patent/CN113471698B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/52—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521—Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • 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
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)

Abstract

本发明提供一种方向图修正的立体结构，包括：公共接地板，所述公共接地板上设置有介质基板；两组天线组件，两组所述天线组件对称设置在所述介质基板上；金属墙，所述金属墙垂直贯穿所述介质基板，并与所述公共接地板连接，所述金属墙位于两组所述天线组件之间；所述金属墙的两个相对表面分别对称设置有两个尺寸相同的金属条带，两个所述金属条带邻近设置，其中一个所述金属条带位于所述金属墙远离所述天线组件的馈电端的一端，且两个所述金属条带上均设有缝隙。本发明提供的方向图修正的立体结构，不仅达到了较好的去耦效果而且还修正了天线的H面辐射方向图。

Description

方向图修正的立体结构
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种方向图修正的立体结构。
背景技术
如今，5G技术的迅速发展对于天线小型化的要求越来越高，但是在实际工程应用中，为满足小型化的要求，阵元间的间距一般都不会太大(小于0.5λ0)，因此不可避免的会产生相互影响从而影响天线的性能。互耦效应的存在会导致阵元的增益降低，方向图恶化等。
为了减少天线之间的耦合，现阶段采取的技术方法主要分为两大类，第一类是平面去耦结构，如在天线的接地板上开缝形成缺陷地结构从而抑制电流以实现去耦的目的，在天线单元之间加入谐振结构或超材料以此来抑制表面波；第二类是立体去耦结构，即通过引入额外路径的耦合来抵消原来的耦合，从而实现天线之间的去耦合。但是无论哪种方法，现阶段的这些技术都面临着方向图偏移的问题。
发明内容
本发明提供一种方向图修正的立体结构，用以解决现有技术中天线方向图偏移的缺陷。
本发明提供一种方向图修正的立体结构，包括：公共接地板，所述公共接地板上设置有介质基板；两组天线组件，两组所述天线组件对称设置在所述介质基板上；金属墙，所述金属墙垂直贯穿所述介质基板，并与所述公共接地板连接，所述金属墙位于两组所述天线组件之间；所述金属墙的两个相对表面分别对称设置有两个尺寸相同的金属条带，两个所述金属条带邻近设置，其中一个所述金属条带位于所述金属墙远离所述天线组件的馈电端的一端，且两个所述金属条带上均设有缝隙。
根据本发明提供的一种方向图修正的立体结构，所述缝隙包括彼此垂直设置并连接的第一缝隙和第二缝隙，所述第二缝隙沿所述金属条带的长度方向设置，其一端与所述金属条带的顶端持平。
根据本发明提供的一种方向图修正的立体结构，所述金属条带的宽度为3.9mm。
根据本发明提供的一种方向图修正的立体结构，两个所述金属条带之间的间距为4.5mm。
根据本发明提供的一种方向图修正的立体结构，所述第一缝隙和所述第二缝隙的宽度均为0.4mm。
根据本发明提供的一种方向图修正的立体结构，所述金属墙包括：两层介质层以及夹设在所述介质层中间的金属层，每个所述介质层上设置有两个所述金属条带。
根据本发明提供的一种方向图修正的立体结构，所述介质层的宽度为7.7mm，所述介质层的长度为24mm。
根据本发明提供的一种方向图修正的立体结构，所述介质层的有效介电常数为4.4，所述介质层的损耗角正切为0.025，所述介质层的厚度为0.4mm。
根据本发明提供的一种方向图修正的立体结构，每组所述天线组件包括：依次连接的辐射贴片、四分之一波长阻抗变换器和微带线，所述金属墙与所述辐射贴片和所述四分之一波长阻抗变换器相对设置。
根据本发明提供的一种方向图修正的立体结构，两个所述辐射贴片之间的距离为3.1mm。
本发明提供的方向图修正的立体结构，通过在金属墙的相对两侧设置两个金属条带，并在金属条带上设置缝隙，修正了天线的H面辐射方向图。同时，本发明提供的方向图修正的立体结构，还抑制了天线之间的耦合，使天线阻抗匹配变好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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1是本发明提供的方向图修正的立体结构的立体图；
图2是本发明提供的方向图修正的立体结构的俯视图；
图3是本发明提供的方向图修正的立体结构的主视图；
图4是本发明提供的方向图修正的立体结构的部分侧视图；
图5是本发明提供的方向图修正的立体结构的散射参数随频率变化的示意图；
图6是本发明提供的方向图修正的立体结构的E面实际增益在-180°～180°范围内的远场辐射图；
图7是本发明提供的方向图修正的立体结构的H面实际增益在-180°～180°范围内的远场辐射图；
附图标记：
11：金属层； 12：介质层； 13：金属条带；
14：缝隙； 21：辐射贴片； 22：四分之一波长阻抗变换器；
23：微带线； 30：公共接地板； 40：介质基板；
100：方向图修正的立 141：第一缝隙； 142：第二缝隙。体结构；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面结合图1-图7描述本发明的方向图修正的立体结构。
如图1-图4所示，本发明实施例提供了一种方向图修正的立体结构100，包括：公共接地板30、介质基板40、两组天线组件和金属墙。介质基板40设置在公共接地板30上，两组天线组件对称设置在介质基板40上，金属墙垂直贯穿介质基板40，并与公共接地板30连接，金属墙位于两组天线组件之间，金属墙的两个相对表面对称设置有两个金属条带。
具体来说，金属墙垂直插入两个天线组件之间，并且平行于天线组件的E面，金属墙与公共接地板30连接，金属墙包括两层介质层和夹设在两层介质层之间的金属层，整个金属层保留在金属墙的中间，以减少两个天线组件之间的相互耦合，金属墙的两个相对表面分别对称设置有两个尺寸相同的金属条带13，两个金属条带13邻近设置，其中一个金属条带13位于金属墙的一端，该端为金属墙远离天线组件馈电端的一端。进一步地，两个金属条带13上均设有缝隙14，缝隙14的目的是使天线具有良好的匹配，并能够校正辐射方向图。
具体地，缝隙14的形状可以为倒“T”型。
在本发明的一个实施例中，可选地，介质基板40采用FR4材料，有效介电常数为4.4，损耗角正切为0.025。
本发明实施例提供的方向图修正的立体结构，通过在金属墙的相对两侧对称设置两个金属条带，并在金属条带上设置缝隙，修正了天线的H面辐射方向图。同时，本发明实施例提供的方向图修正的立体结构，有效地抑制了天线之间的耦合同时使天线的阻抗匹配变好。
如图4所示，在本发明的一个实施例中，缝隙14包括彼此垂直设置并连接的第一缝隙141和第二缝隙142，第二缝隙142沿金属条带13的长度方向设置，其一端与金属条带13的顶端持平。
具体来说，在本发明的一个实施例中，金属墙的相对两侧分别对称设置有两个金属条带13，每个金属条带13的长度方向沿金属墙的宽度方向设置，每个金属条带13的长度与金属墙的宽度相同。每个金属条带13的宽度为3.9mm，每个金属条带13上设有缝隙14，缝隙14包括第一缝隙141和第二缝隙142，第二缝隙142与金属条带13的顶端持平，其目的是使天线具有良好的匹配，并能够校正辐射方向图。
可选地，在本发明的一个实施例中，第一缝隙141和第二缝隙142的宽度为0.4mm，两个金属条带13之间的距离为4.5mm。
如图1-图3所示，在本发明的一个实施例中，金属墙包括：两层介质层12和夹设在介质层12中间的金属层11，每个介质层12上设置有两个金属条带13。
具体来说，金属墙具有五层结构，中间层为金属层11，金属层11的两侧分别设置有介质层12，每个介质层12上分别设置有两个金属条带13。具体地，介质层12采用有效介电常数为4.4，损耗角正切为0.025，厚度为0.4mm的FR4材料，两个介质层12将三层金属层分开，金属层11保留在金属墙的中间，以减少两个天线组件之间的相互耦合。
进一步地，在本发明的一个实施例中，可选地，介质层12的宽度为7.7mm，介质层12的长度为24mm。
如图1和图2所示，在本发明的一个实施例中，每组天线组件包括：辐射贴片21、四分之一波长阻抗变换器22和微带线23。辐射贴片21、四分之一波长阻抗变换器22和微带线23均设置在介质基板40上，辐射贴片21与四分之一波长阻抗变换器22连接，四分之一波长阻抗变换器22与微带线23连接。金属墙与辐射贴片21和四分之一波长阻抗变换器22相对设置，金属条带13设置在金属墙远离微带线23的一端。
具体来说，方向图修正的立体结构100的谐振频率为4.8GHz，使用微带线23馈电，四分之一波长阻抗变换器22用于在馈送端口处进行匹配，金属墙垂直插设在两个辐射贴片21之间，且平行于辐射贴片21的E面，并与公共接地板30连接。
进一步地，在本发明的一个实施例中，两个辐射贴片21之间的距离为3.1mm，约为λ0/20。
如图5所示，实线代表S11，虚线代表S21；无标记的为无去耦结构的散射参数随频率变化的曲线；有实心圆圈标记的为去耦结构两侧都是金属的散射参数随频率变化的曲线；有星标的为本发明实施例提供的方向图修正的立体结构100的散射参数随频率变化的曲线。从图中可以看出，如果使用两侧都是全金属的去耦结构，则谐振频率会移至4.90GHz(不覆盖4.80GHz)，并且匹配会变差。如采用本发明实施例提供的方向图修正的立体结构100，该方向图修正的立体结构100改善了匹配，并使4.80GHz处于新带宽之内。同时，与没有去耦结构的相比，本发明实施例提供的方向图修正的立体结构100去耦效果显著。在整个阻抗带宽内，S21均低于-22dB，且在带宽范围内去耦效果最佳能达到S21为-55.6dB。
如图6所示，实线代表无去耦结构的E面辐射方向图，虚线代表去耦结构两侧都是金属的E面辐射方向图，带实心圆圈标记的为本发明实施例提供的方向图修正的立体结构100的E面辐射方向图。从图中可以看出，不加去耦结构的实际增益为1.74dB，去耦结构的引入使增益降低到0.08dB，同时去耦结构的引入并不会影响E面的最大实际增益的方向。
如图7所示，实线代表无去耦结构的H面辐射方向图，虚线代表去耦结构两侧都是金属的H面辐射方向图，带实心圆圈标记的为本发明实施例提供的方向图修正的立体结构100的H面辐射方向图。从图中可以看出，如果没有采用去耦结构，峰值增益为3.08dB，H面波束向右侧贴片倾斜22°，如果整个金属壁都存在，则向另一侧倾斜16°，峰值增益为1.33dB，而本发明实施例提供的方向图修正的立体结构100则以0.13dB的峰值增益将方向图校正为返回到辐射贴片的边射方向(0°)。
本发明实施例提供的方向图修正的立体结构，在两个辐射贴片之间的间距仅有λ0/20时，能够抑制天线组件之间的耦合，实现了H面的最大辐射方向朝着边射方向(0°)校正了16°。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种方向图修正的立体结构，其特征在于，包括：
公共接地板，所述公共接地板上设置有介质基板；
两组天线组件，两组所述天线组件对称设置在所述介质基板上；
金属墙，所述金属墙垂直贯穿所述介质基板，并与所述公共接地板连接，所述金属墙位于两组所述天线组件之间；
所述金属墙的两个相对表面分别对称设置有两个尺寸相同的金属条带，两个所述金属条带邻近设置，其中一个所述金属条带位于所述金属墙远离所述天线组件的馈电端的一端，且两个所述金属条带上均设有缝隙；
其中，所述缝隙包括彼此垂直设置并连接的第一缝隙和第二缝隙，所述第二缝隙沿所述金属条带的长度方向设置，且其一端与所述金属条带的顶端持平，以校正辐射方向图。
2.根据权利要求1所述的方向图修正的立体结构，其特征在于，所述金属条带的宽度为3.9mm。
3.根据权利要求1或2所述的方向图修正的立体结构，其特征在于，两个所述金属条带之间的间距为4.5mm。
4.根据权利要求1所述的方向图修正的立体结构，其特征在于，所述第一缝隙和所述第二缝隙的宽度均为0.4mm。
5.根据权利要求1所述的方向图修正的立体结构，其特征在于，所述金属墙包括：两层介质层以及夹设在所述介质层中间的金属层，每个所述介质层上设置有两个所述金属条带。
6.根据权利要求5所述的方向图修正的立体结构，其特征在于，所述介质层的宽度为7.7mm，所述介质层的长度为24mm。
7.根据权利要求5所述的方向图修正的立体结构，其特征在于，所述介质层的有效介电常数为4.4，所述介质层的损耗角正切为0.025，所述介质层的厚度为0.4mm。
8.根据权利要求1所述的方向图修正的立体结构，其特征在于，每组所述天线组件包括：依次连接的辐射贴片、四分之一波长阻抗变换器和微带线，所述金属墙与所述辐射贴片和所述四分之一波长阻抗变换器相对设置。
9.根据权利要求8所述的方向图修正的立体结构，其特征在于，两个所述辐射贴片之间的距离为3.1mm。
CN202110643802.4A 2021-06-09 2021-06-09 方向图修正的立体结构 Active CN113471698B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110643802.4A CN113471698B (zh) 2021-06-09 2021-06-09 方向图修正的立体结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110643802.4A CN113471698B (zh) 2021-06-09 2021-06-09 方向图修正的立体结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113471698A CN113471698A (zh) 2021-10-01
CN113471698B true CN113471698B (zh) 2023-09-01

Family

ID=77869691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110643802.4A Active CN113471698B (zh) 2021-06-09 2021-06-09 方向图修正的立体结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113471698B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2505992Y (zh) * 2001-07-27 2002-08-14 台湾骏炎科技股份有限公司 双极化隙缝偶极阵列天线
CN201243076Y (zh) * 2008-07-14 2009-05-20 摩比天线技术（深圳）有限公司 一种微带传输线结构
KR101411442B1 (ko) * 2013-04-05 2014-07-01 경북대학교 산학협력단 배열 패치 안테나 및 이의 제조 방법
CN108879079A (zh) * 2018-06-22 2018-11-23 西安交通大学 一种基于电磁吸波体的高隔离度阵列天线
CN110504541A (zh) * 2019-08-27 2019-11-26 南京邮电大学 一种用于降低mimo天线耦合度的电磁超材料结构
CN112803146A (zh) * 2019-11-14 2021-05-14 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 一种具备同频互耦效应降低装置的基站天线

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2505992Y (zh) * 2001-07-27 2002-08-14 台湾骏炎科技股份有限公司 双极化隙缝偶极阵列天线
CN201243076Y (zh) * 2008-07-14 2009-05-20 摩比天线技术（深圳）有限公司 一种微带传输线结构
KR101411442B1 (ko) * 2013-04-05 2014-07-01 경북대학교 산학협력단 배열 패치 안테나 및 이의 제조 방법
CN108879079A (zh) * 2018-06-22 2018-11-23 西安交通大学 一种基于电磁吸波体的高隔离度阵列天线
CN110504541A (zh) * 2019-08-27 2019-11-26 南京邮电大学 一种用于降低mimo天线耦合度的电磁超材料结构
CN112803146A (zh) * 2019-11-14 2021-05-14 惠州硕贝德无线科技股份有限公司 一种具备同频互耦效应降低装置的基站天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
天线互耦表征及去耦方法的研究;齐宏业;《中国博士学位论文全文数据库》;20170215;第3.5-3.7节，图3-33 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113471698A (zh) 2021-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106571532B (zh) 一种具有圆极化波束扫描范围的基片集成波导漏波天线
CN110911839B (zh) 一种5g双频带高隔离双端口共地单极子天线
WO2019213878A1 (zh) 毫米波天线阵元、阵列天线及通信产品
CN111755825B (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
CN108511924B (zh) 一种用于毫米波通信系统的宽带端射天线阵列
CN109216904B (zh) 一种宽带低剖面微带天线
CN110265778B (zh) 一种基于siw谐振腔的双频滤波天线
US6850203B1 (en) Decade band tapered slot antenna, and method of making same
CN114221120A (zh) 一种贴片天线及阵列
CN113471698B (zh) 方向图修正的立体结构
CN113346240B (zh) 一种双介质层金属墙去耦结构
CN215579057U (zh) 侧馈的单层宽频微带贴片及其微带天线阵和雷达
CN115799819A (zh) 一种毫米波宽波束圆极化双层微带贴片天线
CN111653872B (zh) 一种宽频超宽带天线
CN114094313A (zh) 一种基于寄生贴片的宽带双线极化基站天线
CN209822870U (zh) 一种新型容性加载宽带紧馈电双极化蝶形振子
CN114843772A (zh) 一种双频、双圆极化、高隔离法布里-珀罗腔mimo天线及其加工方法
CN210838106U (zh) 一种微带阵列天线
CN215497087U (zh) 一种单介质层立体金属墙去耦结构
CN113690595A (zh) 一种宽波束天线单元及相控阵
EP1055264B1 (en) Broadband microstrip to parallel-plate-waveguide transition
CN216251139U (zh) n型立体缺陷金属墙方向图修正的去耦结构
CN113258287A (zh) 一种单介质层立体金属墙去耦结构
KR20080089917A (ko) 마이크로스트립패치안테나 및 배열안테나 급전방법
KR20050060947A (ko) 개구면을 가지는 금속판을 이용한 적층형 마이크로스트립안테나

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