CN116888825A - 一种天线 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种天线，属于射频技术领域。本公开提供的天线包括：介质基板和分别设置在介质基板的两相对侧的辐射贴片和波导馈电结构；其中，波导馈电结构的第一传输口在介质基板上的正投影与辐射贴片在介质基板上的正投影至少部分重叠；辐射贴片被配置为将第一传输口所传输的线极化辐射信号转换为圆极化辐射信号。该天线能够采用辐射贴片实现将线极化辐射信号转换为圆极化辐射信号，因此能够减少辐射贴片所占的空间，从而能够避免增大天线的厚度。
Description
本发明属于射频技术领域，具体涉及一种天线。
目前，基于波导馈电的圆极化天线通常包括前置馈电结构、矩形波导馈电结构和辐射单元，前置馈电结构将射频信号传输给矩形波导馈电结构，矩形波导馈电信号将射频信号馈入辐射单元。其中，矩形波导馈电结构所传输的射频信号通常为线极化辐射信号的形式，因此辐射单元采用波导矩圆转换器，以配合矩形波导馈电结构实现将矩形波导馈电结构输出端线极化辐射信号转换为圆极化辐射信号。而波导矩圆转换器的尺寸较大，尤其是纵向尺寸较大，因此使得天线的厚度较大。
发明内容
本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种天线，其能够采用辐射贴片实现将线极化辐射信号转换为圆极化辐射信号，因此能够减少辐射贴片所占的空间，从而能够避免增大天线的厚度。
第一方面，本公开实施例提供一种天线，其包括：介质基板和分别设置在所述介质基板的两相对侧的辐射贴片和波导馈电结构；其中，
所述波导馈电结构的第一传输口在所述介质基板上的正投影与所述辐射贴片在所述介质基板上的正投影至少部分重叠；
所述辐射贴片被配置为将所述第一传输口所传输的线极化辐射信号转换为圆极化辐射信号。
本公开实施例提供的天线，由于采用辐射贴片配合波导馈电结构，实现 将线极化辐射信号转换为圆极化辐射信号，因此能够提供一种占用空间较小的圆极化辐射单元(即辐射贴片)，从而能够避免增大天线的厚度。
在一些示例中，所述辐射贴片包括相连的、且同层设置的第一贴片和第二贴片；所述第一贴片被配置为将所述第一传输口所传输的线极化辐射信号分解为两个正交且无相位差的第一线极化子信号和第二线极化子信号；所述第二贴片被配置为使所述第一线极化子信号和所述第二线极化子信号形成圆极化辐射信号。
在一些示例中，所述第一贴片的形状为中心对称图形；所述第二贴片包括第一子贴片和第二子贴片；其中，所述第一子贴片和所述第二子贴片沿所述第一贴片的对称中心对称设置。
在一些示例中，所述第一贴片的形状为正方形，并且，所述第一贴片的一对角线的延伸方向与所述线极化辐射信号的极化方向平行；所述第一子贴片连接在所述第一贴片的第一边，所述第二子贴片连接在所述第一贴片的第二边，所述第一边与所述第二边相对。
在一些示例中，所述第一子贴片与所述第一边相连的边的边长小于所述第一边的边长，且所述第一子贴片与所述第一边相连的边的中点与所述第一边的中点重合；所述第二子贴片与所述第二边相连的边的边长小于所述第二边的边长，且所述第二子贴片与所述第二边相连的边的中点与所述第二边的中点重合。
在一些示例中，所述第一子贴片和所述第二子贴片的形状为半圆形，所述第一子贴片的直径边连接所述第一边，所述第二子贴片的直径边连接所述第二边；
或，所述第一子贴片和所述第二子贴片的形状为矩形，所述第一子贴片的一条边连接所述第一边，所述第二子贴片的一条边连接所述第二边。
在一些示例中，所述第一贴片、所述第一子贴片、所述第二子贴片均为 矩形，三者相连组成一矩形的辐射贴片；所述辐射贴片的一对角线的延伸方向与所述线极化辐射信号的极化方向之间的夹角范围在0°～45°之间。
在一些示例中，所述辐射贴片的两条短边分别设置有一缺口部，一个所述缺口部位于其对应的一条短边的中点；每条短边的两端分别设置有一突出部。
在一些示例中，所述波导馈电结构包括脊波导结构；所述脊波导结构具有至少一个侧壁，所述至少一个所述侧壁相连限定出所述脊波导结构的波导腔体；其中，所述至少一个所述侧壁的延伸方向上设置至少一条向波导腔体凸起的脊棱。
在一些示例中，所述脊波导馈电结构具有四个相连的侧壁，其中两个相对的侧壁的延伸方向上分别设置有第一脊棱和第二脊棱，所述线极化辐射信号的极化方向与所述第一脊棱和所述第二脊棱之间的连线平行。
在一些示例中，所述波导馈电结构还包括与所述脊波导结构相连的馈出波导结构，其中，所述馈出波导结构相对所述脊波导结构靠近所述介质基板，所述馈出波导结构背离所述脊波导结构的传输口为所述第一传输口。
在一些示例中，所述馈出波导结构的波导腔体在所述介质基板上的正投影为中心对称图形。
在一些示例中，所述波导馈电结构还包括过渡波导结构，其连接在所述馈出波导结构与所述脊波导结构之间；从所述脊波导结构指向所述馈出波导结构的方向，所述过渡波导结构的波导腔体的口径由所述脊波导结构的波导腔体的口径向所述馈出波导结构的波导腔体的口径连续且均匀变化。
在一些示例中，所述介质基板包括玻璃基板、石英基板、聚四氟乙烯玻璃纤维压板、酚醛纸层压板、酚醛玻璃布层压板；所述介质基板的厚度范围在10微米～10毫米之间。
在一些示例中，所述辐射贴片的材料包括铜、金、银、铝中的至少一者。
图1为相关技术中天线的结构示意图。
图2为相关技术中波导矩圆转换器的结构示意图。
图3a为本实施例提供的天线的示例性的结构示意图(侧视图)。
图3b为本实施例提供的天线的CPW传输结构的示例性的结构示意图(俯视图)。
图4为本实施例提供的天线的一种示例性的结构示意图之一(侧视图)。
图5为本实施例提供的天线的一种示例性的结构示意图(俯视图)。
图6为本实施例提供的天线的辐射贴片一种示例性的结构示意图之一。
图7为本实施例提供的天线的辐射贴片的圆极化原理示意图。
图8为本实施例提供的天线的辐射贴片一种示例性的结构示意图之二。
图9为本实施例提供的天线的辐射贴片一种示例性的结构示意图之三。
图10为本实施例提供的天线的辐射贴片一种示例性的结构示意图之四。
图11为本实施例提供的天线的一种示例性的结构示意图之二(侧视图)。
图12为沿图11的A-B方向的截面图。
图13为本实施例提供的天线的一种示例性的结构示意图之三(侧视图)。
图14为本实施例提供的天线的一种示例性的结构示意图之四(侧视图)。
图15为本实施例提供的天线的一种示例性的结构示意图之五(侧视图)。
图16为本实施例提供的天线的仿真波形图(轴比一)。
图17为本实施例提供的天线的仿真波形图(增益)。
图18为本实施例提供的天线的仿真波形图(轴比二)。
为了使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅是本公开的部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是为了便于对本公开实施例的内容的理解。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本公开实施例不限于附图中所示的实施例，而是包括基于制造工艺而形成的配置的修改。因此，附图中例示的区具有示意性属性，并且图中所示区的形状例示了元件的区的具体形状，但并不是旨在限制性的。
参见图1和图2，在相关技术中，天线通常包括前置馈电结构001、移相器002、矩形波导馈电结构003和辐射单元004。前置馈电结构001通过接口005从外部接收射频信号，再将射频信号传输给移相器002，移相器002将射频信号移相后输入矩形波导馈电结构003，矩形波导馈电信号003再将射频信号馈入辐射单元004。其中，矩形波导馈电结构003所传输的射频信号通常为线极化辐射信号的形式，因此为了获得更广的辐射方向，辐射单元004采用波导矩圆转换器，以配合矩形波导馈电结构003实现将矩形波导馈电结构003输出的线极化辐射信号转换为圆极化辐射信号。具体参见图2,辐 射单元004为一个由下至上口径逐渐缩小的圆形波导，辐射单元004下端的传输口与矩形波导馈电结构003连接，射频信号由矩形波导馈电结构003经由辐射单元004传输，能够实现将线极化辐射信号转换为圆极化辐射信号。但是，采用波导矩圆转换器的辐射单元004的尺寸较大，尤其是纵向尺寸较大，因此使得天线的厚度较大。
为了解决上述问题，本公开实施例提供一种天线，参见图4、图5，该天线包括介质基板1和分别设置在介质基板1的两相对侧的辐射贴片3和波导馈电结构2。其中，波导馈电结构2具有第一传输口P1和第二传输口P2，第一传输口P1相较第二传输口P2靠近辐射贴片3，第一传输口P1在介质基板1上的正投影与辐射贴片3在介质基板1上的正投影至少部分重叠，射频信号由第二传输口P2进入波导馈电结构2，再经由第一传输口P1传输至辐射贴片3，通常波导馈电结构2的第一传输口P1传输的辐射信号为线极化辐射信号，辐射贴片3被配置为将第一传输口P1所传输的线极化辐射信号转换为圆极化辐射信号。由于辐射贴片3为贴片结构，即在介质基板1上制作一侧薄膜化的导电层，再对导电层进行图案化即可形成辐射贴片3，因此辐射贴片3占用的空间(尤其是纵向空间)较小，从而辐射贴片3应用到天线中，既能配合波导传输结构2实现辐射信号的圆极化转换，又能够避免增大天线的厚度。
以下结合图3a和图3b说明本实施例提供的天线的整体结构及工作原理。图3a示出天线的一种示例性的结构示意图的侧视图，图3b示出其中移相器002的结构示意图的平面俯视图。天线可以包括前置馈电结构001、移相器002、至少一个波导馈电结构2、介质基板1和至少一个辐射贴片3。前置馈电结构001通过接口005从外部接收射频信号，再将射频信号传输给移相器002，移相器002将射频信号移相后输入波导馈电结构2的第二传输口P2，波导馈电结构2再将射频信号由第一传输口P1馈向辐射贴片3，辐射贴 片3将波导馈电结构2输出的线极化辐射信号转换为圆极化辐射信号。
其中，移相器002包括相对设置的第一基板和第二基板，以及设置在二者之间的介质层，第一基板可以包括第一基底0021、设置在第一基底0021靠近第二基板一侧的传输结构0024；第二基板包括第二基底0022，设置在第二基底0022靠近第一基板一侧的贴片电极0025，其中，参见图3b，以传输结构0024为共面波导(CPW)传输结构为例，传输结构0024包括中心传输线0024a和连接在中心传输线0024a两端的第一传输电极0024b和第二传输电极0025c，以及设置在中心传输线0024a的至少一侧的参考电压线0026，以参考电压线包括第一参考电压0026a和第二参考电压0026b为例，第一参考电压0026a和第二参考电压0026b分别设置在中心传输线0024a的两侧，且与中心传输线0024a间隔设置。
介质层可以采用各种类型可调介质，例如，介质层可以包括液晶分子0023或铁电体等可调介质，以介质层包括液晶分子0023为例进行说明，通过给贴片电极0025和CPW传输结构加载电压，能够改变液晶分子的偏转角度，从而改变介质层的介电常数，以达到移相的目的。在一些示例中，介质层中的液晶分子0023为正性液晶分子或负性液晶分子，需要说明的是，当液晶分子0023为正性液晶分子时，本公开实施例中液晶分子0023的长轴方向与贴片电极0025之间的夹角大于0度小于等于45度。当液晶分子0023为负向液晶分子时，本公开实施例液晶分子0023的长轴方向与贴片电极0025之间的夹角大于45度小于90度，保证了液晶分子0023发生偏转后，改变介质层的介电常数，以达到移相的目的。
前置馈电结构001可以采用多种类型的结构，例如波导结构，其中，以前置馈电结构001采用波导结构为例，前置馈电结构001可以包括一个主波导通道和多个连接在主波导通道上的子波导通道。本实施例提供的天线还可以包括信号连接器005，信号连接器005的一端连接外部信号线，另一端连 接前置馈电结构001的主波导通道输入射频信号，主波导通道将射频信号分为多个子信号，分别由各个子波导通道耦合至移相器的第一传输电极0024b和第二传输电极0025c中的一者，再经过中心传输线0024a传输至另一者，另一者再将移相后的射频信号耦合至对应的一个波导馈电结构2的第二传输口P2，波导馈电结构2再将射频信号由第一传输口P1馈向辐射贴片3，辐射贴片3将波导馈电结构2输出的线极化辐射信号转换为圆极化辐射信号。其中，信号连接器005可以为多种类型的连接器，例如SMA连接器等，在此不做限制。
此外，需要说明的是，移相器002中可包括多个相位调整单元，每一相位调整单元中对应一个或多个贴片电极0025，每个相位调整单元和CPW传输结构0024的中心信号线0024a在被施加电压形成电场后，驱动介质层的液晶分子0023偏转，改变介质层的介电常数，因此，可以改变微波信号的相位，且不同的相位调整单元中贴片电极0025和中心信号线0024a在被施加电压后，对应调整的相移量是不同，也即每一个相位调整单元则对应调整一个相移量，故可以相移量调整时，根据要调整的相移量的大小控制相应的相位调整单元施加电压，而无需对所有的相位调整单元施加电压，从而使得本实施例中的移相器方便控制，且功耗较小。
在一些示例中，为了使得射频信号传输平稳，继续参见图3b，在上述结构的基础上，CPW传输结构0024的中心传输线0024a可以包括沿第一基底0021的长度方向延伸的主体结构0024a1和间隔分布在主体结构0024a1上的分支结构0024a2，贴片电极0025在第一基底0021上的正投影，与分支结构0024a2在第一基底0021上的正投影至少部分重叠。在一些实施例中，分支结构0024a2和主体结构0024a1可以设计为一体成型结构，也即分支结构0024a2和主体结构0024a1同层设置，且材料相同；这样一来，方便分支结构0024a2和主体结构0024a1的制备，且降低工艺成本。当然，分支结构0024a2 和主体结构0024a1也可以是通过任何方式电连接在一起，在本公开实施例中并不对此做出任何限定。
本实施例提供的天下还可以包括第一反射结构0011和第二反射结构0026。第一反射结构0011设置在前置馈电结构001靠近移相器002的传输口的对侧，例如可以设置在第二基底0022背离第一基底0021一侧，第一反射结构0011能够将前置馈电结构001的传输口朝背离其自身方向外泄的射频信号反射回前置馈电结构001的波导腔体，从而有效增加辐射效率。同理，第二反射结构0026设置在波导馈电结构2靠近移相器002(即背离介质基板1)的传输口的对侧，例如可以设置在第一基底0021背离第二基底0022的一侧，第二反射结构0026能够将波导馈电结构2的传输口朝背离其自身方向外泄的射频信号反射回波导馈电结构2的波导腔体，从而有效增加辐射效率。
需要说明的是，图3中前置馈电结构001、移相器002的结构均为一种示例性的结构，本实施例提供的天线的具体结构具有多种实施方式，在此不做限定。
本实施例提供的天线中，辐射贴片3可以具有多种类型的结构，其形状及尺寸均具有多种实施方式，只要能够保证辐射贴片3的谐振频率在天线的工作频段范围内即可。以下以多个实施例说明辐射贴片3的具体结构。
在一些示例中，参见图5-图10，辐射贴片3包括相连的、且同层设置的第一贴片31和第二贴片32。第一贴片31被配置为将波导馈电结构2的第一传输口P1所传输的线极化辐射信号E1分解为两个正交且无相位差的第一线极化子信号E11和第二线极化子信号E12。第二贴片32被配置为使第一线极化子信号E11和第二线极化子信号E12形成圆极化辐射信号，换言之，第二贴片32被配置为使第一线极化子信号E11和第二线极化子信号E12的相位差为90°或270°。
需要说明的是，第一线极化子信号E11和第二线极化子信号E12相当于 将线极化辐射信号E1分解为互相垂直的两个分量，因此第一线极化子信号E11和第二线极化子信号E12的振幅相同，基于上述，若该第一线极化子信号E11和第二线极化子信号E12相位差相差90°或270°，则第一线极化子信号E11和第二线极化子信号E12能够形成圆极化辐射信号。
在一些示例中，继续参见图5-图10，辐射贴片3的第一贴片31的形状可以为中心对称图形，辐射贴片3的第二贴片32可以包括第一子贴片32a和第二子贴片32b。其中，第一子贴片32a和第二子贴片32b沿第一贴片31的对称中心(例如图中O1)对称设置，且第一子贴片32a和第二子贴片32b的形状可以相同。其中，辐射贴片3的第一贴片31的形状可以采用各种类型的中心对称图形，例如正方形、长方形、圆形、菱形等，在此不做限制。第一子贴片32a和第二子贴片32b的形状可以包括各种类型的形状，例如正方形、长方形、椭圆形、圆形、菱形、三角形等，在此不做限制。
在一些示例中，参见图5-图8，第一贴片31的形状为正方形，并且，第一贴片31的一对角线的延伸方向E2与波导馈电结构2的第一传输口P1传输的线极化辐射信号的极化方向E1大致平行，换言之，第一贴片31的一对角线的延伸方向E2与波导馈电结构2的第一传输口P1传输的线极化辐射信号的极化方向E1之间的夹角的角度大致为0°，从而，参见图7(a)，采用正方形的第一贴片31能够将极化方向为E1的线极化辐射信号分解为两个垂直正交且无相位差的第一线极化子信号E11和第二线极化子信号E12。为正方形的第一贴片31具有相连的四条边，其中，第一边与第二边相对设置，第三边与第四边相对设置，第一子贴片32a连接在第一贴片31的第一边，第二子贴片32b连接在第一贴片31的第二边，换言之，第一子贴片32a和第二子贴片32b沿第一贴片31相对设置，参见图7(b)，在正方形的第一贴片31上连接第一子贴片32a或第二子贴片32b，能够改变第一线极化子信号E11和第二线极化子信号E12中其中一个分量的相位，此处以改变第一线极化子信号 E11的相位为例，使得第一线极化子信号E11和第二线极化子信号E12之间的相位差为90°或270°，从而第一线极化子信号E11和第二线极化子信号E12能够形成圆极化辐射信号。
在一些示例中，参见图6、图8，第一子贴片32a与第一贴片31的第一边相连，第一子贴片32a与第一边相连的边的边长可以小于第一边的边长，也即第一子贴片32a的边长可以小于第一贴片31的边长，在一些示例中，第一子贴片32a与第一贴片31的第一边相连的边的中点与第一贴片31的第一边的中点重合(例如图中02所示)。第二子贴片32b与第一贴片31的第二边相连，第二子贴片32b与第二边相连的边的边长可以小于第二边的边长，也即第二子贴片32b的边长可以小于第一贴片31的边长，在一些示例中，第二子贴片32b与第一贴片31的第二边相连的边的中点与第一贴片31的第二边的中点重合(例如图中03所示)。
在一些示例中，第一子贴片32a和第二子贴片32b的形状可以包括各种类型的形状，例如，参见图6，第一子贴片32a和第二子贴片32b的形状可以为半圆形，在这种情况下，第一子贴片32a具有弧边和直径边，第一子贴片32a通过直径边连接第一贴片31的第一边，同理，第二子贴片32b具有弧边和直径边，第二子贴片32b的通过直径边连接第一贴片31的第二边。又例如，参见图8，第一子贴片32a和第二子贴片32b的形状可以为矩形，在这种情况下，第一子贴片32a具有四条边，其通过任一条边连接主体结构31的第一边，同理，第二子贴片32b具有四条边，其通过任一条边接主体结构31的第二边。图8中以第一子贴片32a和第二子贴片32b的形状为长方形为例，第一子贴片32a通过长边连接主体结构31的第一边，第二子贴片32b通过长边连接主体结构31的第二边。
在一些示例中，参见图9，第一贴片31、第一子贴片32a、第二子贴片32b均可以为矩形，第一贴片31、第一子贴片32a、第二子贴片32b相连组 成一矩形的辐射贴片3，具体地，第一贴片31、第一子贴片32a、第二子贴片32b均可以长方形，第一子贴片32a和第二子贴片32b的长边，与第一贴片31的短边长度相等，第一子贴片32a通过其长边连接第一贴片31的短边(第一边)，第二子贴片32b通过其长边连接第一贴片31的短边(第二边)，从而第一贴片31、第一子贴片32a、第二子贴片32b相连形成一规则的长方形。为矩形的辐射贴片3的一对角线的延伸方向E3与波导馈电结构2的第一传输口P1传输的线极化辐射信号的极化方向之间的夹角范围在0°～45°之间，具体地夹角角度，可以根据矩形的辐射贴片3各边的边长而调节，只要能使得分解出的第一线极化子信号E11和第二线极化子信号E12垂直正交且相位差为90°或270°即可，在此不做限定。
在一些示例中，还可以在辐射贴片3上设置突出部或缺口部等，实现辐射信号的圆极化。参见图10，以第一贴片31、第一子贴片32a、第二子贴片32b均可以为矩形，第一贴片31、第一子贴片32a、第二子贴片32b相连组成一矩形的辐射贴片3为例，为矩形的辐射贴片3的两条短边分别设置有一缺口部K1，缺口部的K1的设置位置，可以在其设置的短边的中点。在一些示例中，还可以在辐射贴片3上设置突出部，例如，在辐射贴片3的每条短边的两端，分别设置一突出部P1，每个突出部P1的延伸方向可以与辐射贴片3的短边的延伸方向相同，在此不做限制。
当然，辐射贴片3还可以有更多的实施方式，例如，可以在矩形的辐射贴片3上切处任一角，使得第一线极化子信号E11和第二线极化子信号E12垂直正交且相位差为90°或270°，在此不做限制。
在一些示例中，参见图11-图15，其中，图11、图13-图15均为波导馈电结构2的几种示例性的侧视图，图12为沿图11的A-B方向剖切的剖面图。在本实施例提供的天线中，波导馈电结构2包括脊波导结构21。脊波导结构21具有至少一个侧壁，至少一个侧壁相连限定出脊波导结构21的波导腔体， 若脊波导结构21仅具有一个侧壁，则脊波导结构21为圆形波导结构，一个侧壁围出圆形的中空管道形成脊波导结构21的波导腔体。脊波导结构21还可以包括多个侧壁，多个侧壁相连形成多种形状的波导腔体。其中，脊波导结构21的至少一个侧壁的延伸方向上设置至少一条沿侧壁的延伸方向延伸，且向脊波导结构21波导腔体内部凸起的脊棱(例如图12中J1或J2所示)。
需要说明的是，在本实施例提供的天线中，波导馈电结构2(包括脊波导结构21)可以由导电材料形成的侧壁限定得到(如图13所示)，也可以由整块在导电材料中制作空腔得到(例如图11、图13、图15所示)，在此不做限定。
在一些示例中，参见图11和图12，以脊波导结构21包括四个相连的侧壁B1为例，四个相连的侧壁B1限定出矩形的波导腔体，在其中两个相对的侧壁B1的内壁上，分别设置有第一脊棱J1和第二脊棱J2，第一脊棱J1和第二脊棱J2的延伸方向与脊波导结构21的侧壁的延伸方向平行。对于具有脊波导结构21的波导馈电结构2来说，由于射频信号的分布，波导馈电结构2的第一传输口P1所传输的线极化辐射信号的极化方向E1，为第一脊棱J1和第二脊棱J2之间的连线L3方向限定得出，换言之，波导馈电结构2的第一传输口P1所传输的线极化辐射信号的极化方向E1与第一脊棱J1和第二脊棱J2之间的连线L3的延伸方向平行。
在一些示例中，参见图14，波导馈电结构2包括脊波导结构21和与脊波导结构21相连的馈出波导结构22，其中，馈出波导结构22相对脊波导结构21靠近介质基板1，脊波导结构21背离介质基板1的传输口接收到馈入的射频信号，将射频信号馈入馈出波导结构22，馈出波导结构22再通过背离脊波导结构21的传输口将射频信号耦合至辐射贴片3，馈出波导结构22用于聚积脊波导结构21传输的射频信号的能量，在本实施例中，馈出波导结构22背离脊波导结构21的传输口为第一传输口P1，脊波导结构21背离馈 出波导结构22的传输口为第二传输口P2。
在一些示例中，同上述，馈出波导结构22可以由导电材料形成的侧壁限定得到，也可以由整块在导电材料中制作空腔得到，在此不做限定。馈出波导结构22的波导腔体可以为各种形状的波导腔体，例如矩形波导腔体、圆形波导腔体等，只要为中心对称的形状即可，换言之，馈出波导结构22的波导腔体在介质基板1上的正投影为中心对称图形。进一步地，馈出波导结构22的波导腔体的口径，可以大于脊波导结构21的波导腔体的口径，也可以小于或等于脊波导结构21的波导腔体的口径，在此不做限定。
在一些示例中，参见图15，波导馈电结构2包括脊波导结构21、馈出波导结构22和过渡波导结构23，过渡波导结构23连接在馈出波导结构21与脊波导结构22之间，若馈出波导结构21的波导腔体与脊波导结构22的波导腔体的口径或截面形状不同，过渡波导结构23可以作为连接过渡的结构将脊波导结构22的波导腔体的口径和形状平滑过渡至馈出波导结构21的波导腔体的口径和形状，因此，从脊波导结构21指向馈出波导结构22的方向，过渡波导结构23的波导腔体的口径和形状，由脊波导结构21的波导腔体靠近介质基板1的传输口的口径和形状，向馈出波导结构22的波导腔体背离介质基板1的传输口的口径和形状连续且均匀变化。
需要说明的是，脊波导结构21、馈出波导结构22、过渡波导结构23中的至少一者的侧壁的厚度可以为所传输的射频信号的趋肤深度的4～6倍，在此不做限定。
在一些示例中，脊波导结构21、馈出波导结构22、过渡波导结构23的至少一者的波导腔体中可以具有填充介质，以增大其整体的介电常数。填充介质可以包括多种介质，例如填充介质可以为聚四氟乙烯。
在一些示例中，介质基板1包括玻璃基板、石英基板、聚四氟乙烯玻璃纤维压板、酚醛纸层压板、酚醛玻璃布层压板的任一种，还可以采用泡沫基 板、印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)等。介质基板的厚度范围在10微米～10毫米之间。
在一些示例中，辐射贴片3的材料包括铝、银、金、铬、钼、镍或铁等金属的至少一种。
参见图16-图17，以本实施例提供的天线进行仿真，所仿真的天线的参数如下：辐射贴片3的厚度为2um，介质基板采用玻璃，且厚度为0.5mm，波导馈电结构2包括矩形波导腔体的脊波导结构21和矩形波导腔体的馈出波导结构22，其中，脊波导结构21的尺寸为外径为8.5mm×8.5mm，内径(即波导腔体的口径)为6.5mm×6.5mm，馈出波导结构22的波导腔体的口径为4.5mm×4.5mm。其中，图16为该天线的轴比仿真波形图，图17为该天线的增益仿真波形图。将上述天线的馈出波导结构22换位圆形波导腔体，图18为该天线的仿真波形图。由上述仿真波形图可知，本实施例提供的天下的轴比、增益均良好。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (15)
- 一种天线，其包括：介质基板和分别设置在所述介质基板的两相对侧的辐射贴片和波导馈电结构；其中，所述波导馈电结构的第一传输口在所述介质基板上的正投影与所述辐射贴片在所述介质基板上的正投影至少部分重叠；所述辐射贴片被配置为将所述第一传输口所传输的线极化辐射信号转换为圆极化辐射信号。
- 根据权利要求1所述的天线，其中，所述辐射贴片包括相连的、且同层设置的第一贴片和第二贴片；所述第一贴片被配置为将所述第一传输口所传输的线极化辐射信号分解为两个正交且无相位差的第一线极化子信号和第二线极化子信号；所述第二贴片被配置为使所述第一线极化子信号和所述第二线极化子信号形成圆极化辐射信号。
- 根据权利要求2所述的天线，其中，所述第一贴片的形状为中心对称图形；所述第二贴片包括第一子贴片和第二子贴片；其中，所述第一子贴片和所述第二子贴片沿所述第一贴片的对称中心对称设置。
- 根据权利要求3所述的天线，其中，所述第一贴片的形状为正方形，并且，所述第一贴片的一对角线的延伸方向与所述线极化辐射信号的极化方向平行；所述第一子贴片连接在所述第一贴片的第一边，所述第二子贴片连接在所述第一贴片的第二边，所述第一边与所述第二边相对。
- 根据权利要求4所述的天线，其中，所述第一子贴片与所述第一边相连的边的边长小于所述第一边的边长，且所述第一子贴片与所述第一边相连的边的中点与所述第一边的中点重合；所述第二子贴片与所述第二边相连的边的边长小于所述第二边的边长，且所述第二子贴片与所述第二边相连的边的中点与所述第二边的中点重合。
- 根据权利要求5所述的天线，其中，所述第一子贴片和所述第二子贴片的形状为半圆形，所述第一子贴片的直径边连接所述第一边，所述第二子 贴片的直径边连接所述第二边；或，所述第一子贴片和所述第二子贴片的形状为矩形，所述第一子贴片的一条边连接所述第一边，所述第二子贴片的一条边连接所述第二边。
- 根据权利要求3所述的天线，其中，所述第一贴片、所述第一子贴片、所述第二子贴片均为矩形，三者相连组成一矩形的辐射贴片；所述辐射贴片的一对角线的延伸方向与所述线极化辐射信号的极化方向之间的夹角范围在0°～45°之间。
- 根据权利要求7所述的天线，其中，所述辐射贴片的两条短边分别设置有一缺口部，一个所述缺口部位于其对应的一条短边的中点；每条短边的两端分别设置有一突出部。
- 根据权利要求1-8任一所述的天线，其中，所述波导馈电结构包括脊波导结构；所述脊波导结构具有至少一个侧壁，所述至少一个所述侧壁相连限定出所述脊波导结构的波导腔体；其中，所述至少一个所述侧壁的延伸方向上设置至少一条向波导腔体凸起的脊棱。
- 根据权利要求9所述的天线，其中，所述脊波导馈电结构具有四个相连的侧壁，其中两个相对的侧壁的延伸方向上分别设置有第一脊棱和第二脊棱，所述线极化辐射信号的极化方向与所述第一脊棱和所述第二脊棱之间的连线平行。
- 根据权利要求9所述的天线，其中，所述波导馈电结构还包括与所述脊波导结构相连的馈出波导结构，其中，所述馈出波导结构相对所述脊波导结构靠近所述介质基板，所述馈出波导结构背离所述脊波导结构的传输口为所述第一传输口。
- 根据权利要求11所述的天线，其中，所述馈出波导结构的波导腔体在所述介质基板上的正投影为中心对称图形。
- 根据权利要求11-12任一所述的天线，其中，所述波导馈电结构还包括过渡波导结构，其连接在所述馈出波导结构与所述脊波导结构之间；从所 述脊波导结构指向所述馈出波导结构的方向，所述过渡波导结构的波导腔体的口径由所述脊波导结构的波导腔体的口径向所述馈出波导结构的波导腔体的口径连续且均匀变化。
- 根据权利要求1-8任一所述的天线，其中，所述介质基板包括玻璃基板、石英基板、聚四氟乙烯玻璃纤维压板、酚醛纸层压板、酚醛玻璃布层压板；所述介质基板的厚度范围在10微米～10毫米之间。
- 根据权利要求1-8任一所述的天线，其中，所述辐射贴片的材料包括铜、金、银、铝中的至少一者。
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