CN117080752A - 一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线 - Google Patents
一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117080752A CN117080752A CN202311257614.3A CN202311257614A CN117080752A CN 117080752 A CN117080752 A CN 117080752A CN 202311257614 A CN202311257614 A CN 202311257614A CN 117080752 A CN117080752 A CN 117080752A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dielectric substrate
- radiator
- millimeter wave
- circularly polarized
- upper layer
- 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.)
- Pending
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims abstract description 63
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 104
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H01Q9/0485—Dielectric resonator antennas
- H01Q9/0492—Dielectric resonator antennas circularly polarised
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
本发明涉及无线通信的天线技术领域，具体涉及一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线，包括上层介质基板1、中层介质基板2和下层介质基板3；上层介质基板1内嵌有上层辐射器4，且上层辐射器4周围设有上层通孔圈；中层介质基板2内嵌有中层辐射器5，且中层辐射器5周围设有中层通孔圈；下层介质基板3的上表面设有封闭式交叉槽8，下层介质基板3的下表面设有射频馈电网络9、阻抗匹配电路10、直流偏置电路11和PIN二极管12；本发明解决了现有可重构介质谐振天线工作频率低、带宽窄、组阵难等问题。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信的天线技术领域，具体涉及一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线。
背景技术
近年来，随着移动用户数量的急剧增长，通信系统在不断更新与扩容，人们对天线的设计提出了更高的要求，一方面要求天线工作频率高、圆极化、宽频、低损耗，以满足大容量、高质量的无线通信需求，另一方面要求实现多功能共用，减少天线数量，以减小占用系统的物理空间、压缩成本。可重构介质谐振天线结合“介质谐振天线”低损耗与“可重构天线”多功能的优势，具有重要研究意义，然而，介质谐振天线的辐射体为非金属的高介电常数材料，通过改变辐射体的可重构设计方式并不适用于固态的介质谐振天线，因此，目前相关研究成果较少且多为线极化、工作频率低(10GHz以下)。
毫米波对沙尘、烟雾等具有很强穿透能为，即它们能够几乎无衰减的在大雾和沙尘天气中传播。圆极化天线的抗云、雨干扰的能力，使它能够适合在不同的天气下工作。随着毫米波天线在通信领域内相关技术的不断发展，毫米波圆极化天线的研究在很多方面也越来越成熟，但在介质谐振天线领域却鲜有相关成果。
极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线，可根据工作环境改变电磁波的极化方式，增加独立的收发通道而不增加天线体积，极大程度地提高了天线利用率。同时，它工作频率高、损耗低、抗干扰能力强，在无线通信领域有着广阔的应用前景。
发明内容
为解决现有极化可重构介质谐振天线工作频率低、带宽窄且多为线极化的问题，本发明提供了一阵极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线，消除直流偏置电路与射频馈电网络之间的相互影响，简化可重构天线的组阵的复杂度。
具体方案包括：上层介质基板1、中层介质基板2和下层介质基板3；上层介质基板1内嵌有上层辐射器4，且上层辐射器4周围设有上层通孔圈；中层介质基板2内嵌有中层辐射器5，且中层辐射器5周围设有中层通孔圈；下层介质基板3的上表面设有封闭式交叉槽8，下层介质基板3的下表面设有射频馈电网络9、阻抗匹配电路10、直流偏置电路11和PIN二极管12。
进一步的，上层介质基板1的相对介电常数不低于8，厚度为
0.762～1.27mm；中层介质基板2的相对介电常数不高于3.5，厚度为0.4～0.6mm；下层介质基板3的相对介电常数不高于3.5，厚度为0.1～0.3mm；上层介质基板1、中层介质基板2和下层介质基板3的上下表面均覆有金属层，金属层的厚度为0.035mm。
进一步的，上层通孔圈和中层通孔圈的结构相同，均是由18～36个金属化通孔7组成；上层通孔圈内所有金属化通孔7的位置和中层通孔圈内所有金属化通孔7的位置一一对应，通过金属化通孔7连接上层介质基板1上表面的金属层和中层介质基板2下表面的金属层。
进一步的，上层介质基板1中开有四个贯通的圆形通道；每一个圆形通道中设有一个上层辐射器4，并设置连接桥6连接上层辐射器4与上层介质基板1；所述上层辐射器4为堆叠式圆柱谐振器，其直径范围为2～3.5mm；连接桥6的长度为2～3.5mm，宽度为0.2～0.5mm。
进一步的，每一个圆形通道中设有二或四个连接桥6，用于连接上层辐射器4与上层介质基板1；当设置两个连接桥6时，两个连接桥6间的夹角为180°；当设置四个连接桥6时，每两个相邻连接桥6间的夹角为90°。
进一步的，中层辐射器5为堆叠式圆柱谐振器，其直径为上层辐射器4的直径加上两个连接桥的长度6。
进一步的，阻抗匹配电路10由一个渐变微带线、一个H形带线和四个L形微带线组成；其中，渐变微带线与H形微带线的横边连接，H形微带线的四个端头分别连接一个L形微带线；每一个L形微带线的端部两侧分别设有两个PIN二极管12。
进一步的，射频馈电网络9为矩形微带线，射频馈电网络9与阻抗匹配电路10的渐变微带线相连。
进一步的，所述封闭式交叉槽8包括一个十字槽、两条封闭缝隙和四条延伸线，十字槽的四个端口通过延伸线与封闭缝隙连接；十字槽每一个单槽的内外两侧各设有两个金属化通孔7，每一条封闭缝隙的内侧设有一个金属化通孔7。
本发明的有益效果：
本发明所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线通过封闭式交叉槽的封闭设计，减少射频馈电网络与直流偏置电路之间的影响，使用PIN二极管作为射频开关控制封闭式交叉槽的相对长度，可实现左/右旋圆极化之间的切换。与现有技术相比，本发明实现了毫米波频段的单端口、电可控、带宽、极化可调的介质谐振天线阵列，且工作状态稳定，在工作频带内可实现很好的圆极化工作状态，解决了现有可重构介质谐振天线工作频率低、带宽窄、组阵难等问题。
附图说明
图1为本发明所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列三层介质基板结构示意图；
图2为本发明所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列上层介质基板上、下表面覆铜层及中层介质基板上表面覆铜层结构示意图；
图3为本发明所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列中层介质基板下表面覆铜层结构示意图；
图4为本发明所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列下层介质基板上方地面层结构示意图；
图5为本发明所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列下层介质基板下方部分射频馈电网络与直流偏置电路走线图；
图6为本发明所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列左旋圆极化仿真反射系数图；
图7为本发明所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列左旋圆极化仿真轴比图；
图8为本发明所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列左旋圆极化仿真增益图；
图9为本发明所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列左旋圆极化仿真效率图；
图10为本发明所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列左旋圆极化仿真远场方向图；
图11为本发明所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列左旋圆极化仿真远场方向图；
其中，1-上层介质基板，2-中层介质基板，3-下层介质基板，4-上层辐射器，5-中层辐射器，6-连接桥，7-金属化通孔，8-封闭式交叉槽，9-射频馈电网络，10-阻抗匹配电路，11-直流偏置电路，12-PIN二极管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列，如图1-5所示，包括上层介质基板1、中层介质基板2和下层介质基板3；上层介质基板1内嵌有上层辐射器4，且上层辐射器4周围设有上层通孔圈；中层介质基板2内嵌有中层辐射器5，且中层辐射器5周围设有中层通孔圈；下层介质基板3的上表面设有封闭式交叉槽8，下层介质基板3的下表面设有射频馈电网络9、阻抗匹配电路10、直流偏置电路11和PIN二极管12。
优选地，上层介质基板1的相对介电常数不低于8，厚度为0.762～1.27mm；中层介质基板2的相对介电常数不高于3.5，厚度为0.4～0.6mm；下层介质基板3的相对介电常数不高于3.5，厚度为0.1～0.3mm；上层介质基板1、中层介质基板2和下层介质基板3的上下表面均覆有金属层，金属层的厚度为0.035mm。
其中，上层介质基板1的上下表面、中层介质基板2的上表面的铜层形状如图2、图3所示；在上层介质基板1中，除上层辐射器4和所有金属化通孔的上下表面以外覆盖铜层；在中层介质基板2中，除中层辐射器4的上表面和所有金属化通孔的上下表面以外覆盖铜层。此外，中层介质基板2下表面在每一个中层通孔圈内设置有一个交叉十字槽，交叉十字槽表面也未覆盖铜层。所述交叉十字槽的单槽长度为Ls1，宽度为Ws1。
优选地，如图1，上层通孔圈和中层通孔圈的结构相同，均是由18～36个金属化通孔7组成；上层通孔圈内所有金属化通孔7的位置和中层通孔圈内所有金属化通孔7的位置一一对应，通过金属化通孔7连接上层介质基板1上表面的金属层和中层介质基板2下表面的金属层。。所述金属化通孔7可以为空心金属通孔、实心金属孔或连续的金属化壁，金属化通孔7的直径d1为0.5～1mm。
优选地，如图1所示，上层介质基板1中开有四个贯通的圆形通道；每一个圆形通道中设有一个上层辐射器4，并设置连接桥6连接上层辐射器4与上层介质基板1；所述上层辐射器4为堆叠式圆柱谐振器，其直径D范围为2～3.5mm；连接桥6的长度Lb为2～3.5mm，宽度Wb为0.2～0.5mm。所述圆形通道的直径为D+2Lb。
具体地，金属化通孔7与圆形通道并不相切，金属化通孔7与圆形通道边缘间的距离为0.1mm～0.3mm。
中层辐射器5也为堆叠式圆柱谐振器，其直径为上层辐射器4的直径加上两个连接桥的长度6。由于上层辐射器4的直径小于中层辐射器5的直径，所以在上层介质基板1中设置了连接桥6，而连接桥6尺寸会影响天线性能，因此本实施例提出上述连接桥6的尺寸要求。此外，本实施例采用嵌入式的圆柱形谐振器的堆叠式结构可增大天线带宽，提高天线增益。
优选地，每一个圆形通道中设有二或四个连接桥6，用于连接上层辐射器4与上层介质基板1；当设置两个连接桥6时，两个连接桥6间的夹角为180°；当设置四个连接桥6时，每两个相邻连接桥6间的夹角为90°。图1中展示的是采用四个连接桥的情况。
优选地，如图4所示，所述封闭式交叉槽8呈沙漏状，包括一个十字槽、两条封闭缝隙和四条延伸线，十字槽的四个端口通过延伸线与封闭缝隙连接；十字槽每一个单槽的内外两侧各设有两个金属化通孔，每一条封闭缝隙的内侧设有一个金属化通孔。其中，十字槽的单槽宽度Ws1为0.1～0.4mm，延伸线的长度Ls2为0.3～1mm，封闭缝隙的宽度Ws2为0.1～0.2mm。
优选地，如图5所示，阻抗匹配电路10由一个渐变微带线、一个H形带线和四个L形微带线组成；其中，渐变微带线与H形微带线的横边连接，H形微带线的四个端头分别连接一个L形微带线；每一个L形微带线的端部两侧分别设有两个PIN二极管12。
所述L形微带线的竖向中部段Lt2也采用了渐变形式，其走线末端宽度W4为0.1mm～0.4mm。
所述PIN二极管12焊接于下层介质基板3的下表面焊盘，焊盘的中心位置与封闭式交叉槽8的十字槽单槽内外两侧金属化通孔间的中心位置相同。
所述射频馈电网络9为矩形微带线，射频馈电网络9与阻抗匹配电路10的渐变微带线相连。
所述下层介质基板3上表面的封闭式交叉槽8将下表面射频馈电网络9传输的能量耦合馈送至中层辐射器5和上层辐射器4，射频馈电网络9的微带线输入端特性阻抗为50欧姆，输入信号经两次渐变式阻抗匹配电路10馈送至各封闭式交叉槽8。
在一实施例中，上层介质基板1为高频损耗材料FSD1020GR板材，相对介电常数为10.2，损耗角正切为0.0005，厚度为h1；中层介质基板2与下层介质基板3均为高频损耗材料FSD220GR板材，且相对介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009；中层介质基板2与下层介质基板3的厚度分别为h2、h3；三层介质基板长度、宽度尺寸相同，分别为L、W。上层辐射器4直径为D，连接桥6长、宽分别为Lb、Wb；中层辐射器5直径为上层辐射器4直径与两端连接桥6长度之和，即：D+2*Lb。每个辐射单元(上层辐射器4和中层辐射器5都是辐射单元)周围设置一圈金属化通孔7，金属化通孔7直径为d1，金属化通孔7以各辐射单元为中心，圆周等角度分布于辐射单元周围，中、上层介质基板设置的金属化通孔7的位置相同。每个辐射单元周围设置24个金属化通孔7，中、上层介质基板都设置了4个辐射单元，每一层介质基板的其中8个金属化通孔7位置重叠。
具体地，上层介质基板1和中层介质基板2的上下表面覆铜层如图2、图3所示，金属化通孔7连接各覆铜表面，将辐射单元与周围介质材料隔开。
具体地，如图4所示，下层介质基板3上表面设置4个封闭式交叉槽8。每个封闭式交叉槽8中，十字槽的一个单槽的长度为Ls1，宽度为Ws1；一条延伸线的长度为Ls2，延伸线连接在十字槽的端口，且与十字槽的单槽垂直。一条封闭缝隙的宽度为Ws2。图4中Lp为一单槽同侧两个金属化通孔7之间的距离，进一步而言，Lp即为底部单槽两端PIN二极管12之间的距离。
封闭式交叉槽(8)不仅能够激发圆极化波，还可将下层介质基板3分为9个区域，配合直流偏置电路11控制PIN二极管12的射频开关，实现天线阵的左/右旋圆极化可重构。
具体地，如图4所示，本实施例采用4个封闭式交叉槽8将下层介质基板3的上表面覆铜层划分为了9个区域，其中区域1-8为三角形区域。为了能够独立控制二极管的状态，这些区域的电位需要各自独立，因此下层介质基板3上表面的铜层上方还需设置阻焊层，防止下层介质基板3的9个区域直接连接中层介质基板的下表面覆铜层，造成这9个区域电位相同，进而导致直流偏置电路11发生短路。其中，下层介质基板3的封闭式交叉槽8和金属化通孔7的表面不覆盖阻焊油墨。
具体地，下层介质基板3下表面的阻抗匹配电路10由一个渐变微带线、一个H形带线和四个L形微带线组成；其中，渐变微带线与H形微带线的横边连接，H形微带线的四个端头分别连接一个L形微带线；每一个L形微带线的端部两侧分别设有两个PIN二极管12，共设有16个PIN二极管12，分别表示为S1～S16，每一个PIN二极管12组成一个射频开关。
直流偏置电路11位于阻抗匹配电路10的外围，并设有SA和SB两个直流开关，用于控制下层介质基板各区域的电压，进而调节射频开关的通断。其中，PIN二极管12的焊接方向有两种方案，第一种方案为图5所示的方向，第二方案为与图5相反的方向，表1为第一种方案中各开关的工作状态，若采用第二种方案，则开关的工作状态与表1相反。
表1开关的工作状态
| SA(区域1-8) | SB(区域9) | S1～S8 | S9～S16 | |
| 左旋圆极化 | 正 | 负 | 开 | 关 |
| 右旋圆极化 | 负 | 正 | 开 | 关 |
具体地，SA将区域1-8这8个区域连接起来，且在控制过程中这8个区域的电位相同；SB与区域9连接起来，区域9是下层介质基板上表面覆铜层除去8个小区域以外的整体部分。也就是说，下层介质基板上表面覆铜层本来是连通的，通过设置封闭式交叉槽，将下层介质基板上表面覆铜层划分出了8个近似三角形的独立区域，这8个区域的电位就能够独立调控了；为了让PIN二极管按照目标状态工作，区域1-8的电位必须与区域9相反，因此我们又将区域1-8的直流控制集中到一个开关，即SA，，这样一来，一共只需要两个直流开关即可，更为方便。
具体地，射频馈电网络9为矩形微带线，射频馈电网络9与阻抗匹配电路10的渐变微带线相连。矩形微带线的特性阻抗为50欧姆，宽度为0.75mm。阻抗匹配电路除渐变微带线外，在每一条L形微带线中还设有第二渐变微带线，记渐变微带线的长度为Lt1，第二渐变微带线的长度为Lt2。
本实施例天线中尺寸参数如表2所示：
表2
| 参数 | 数值(mm) | 参数 | 数值(mm) |
| L | 43 | Lp | 2.5 |
| W | 36 | Win | 0.75 |
| Lb | 2.7 | Lt1 | 7.1 |
| Wb | 0.4 | Lt2 | 1.2 |
| D | 5.6 | L1 | 0.8 |
| h1 | 0.254 | L2 | 3.9 |
| h2 | 0.762 | L3 | 3.4 |
| h3 | 1 | L4 | 2.4 |
| d1 | 0.8 | L5 | 4.5 |
| d2 | 0.2 | L6 | 2.1 |
| Ls1 | 7.2 | W1 | 1.7 |
| Ws1 | 0.2 | W2 | 0.75 |
| Ls2 | 0.5 | W3 | 0.4 |
| Ws2 | 0.1 | W4 | 0.3 |
本发明的各项性能指标采用CST三维电磁仿真软件仿真分析，由于左/右旋两种状态在结构上具有对称性，故两种状态反射系数、轴比、增益、效率的仿真结果相同，结果如下：
如图6，为所述极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列左旋圆极化输入端口仿真反射系数曲线图，-10dB以下的工作频段为20.1GHz-23.1GHz。
如图7，为所述极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列左旋圆极化﹢Z方向轴比仿真图，轴比小于3dB的频段为20.2GHz-23.3GHz。
如图8，为所述极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列左旋圆极化增益仿真图，圆极化工作频段内平均增益约为12.7dBic，在22.5GHz频率时天线增益最大，增益为13.1dBic。
如图9，为所述极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列左旋圆极化效率仿真图，圆极化工作频段内天线辐射平均效率高于75％。
如图10，为所述极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列左旋圆极化φ＝0°在21.5GHz频率时远场方向图，主瓣最大辐射方向偏离﹢Z方向3°，3dB波束宽度为32.9°，副瓣电频为-10.8dB。
如图11，为所述极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线阵列左旋圆极化φ＝90°在21.5GHz频率时远场方向图，主瓣最大辐射方向偏离﹢Z方向1°，3dB波束宽度为33.7°，副瓣电频为-9.7dB。
相比于现有技术，本发明所述的一种极化可重构的毫米波宽带圆极化介质谐振天线阵列工作频率高、带宽较大、增益及效率高且工作状态稳定。天线的两种工作状态，即左/右旋圆极化阻抗带宽为13.9％(20.1-23.1GHz)，轴比带宽为14.3％(20.2-23.3GHz)，峰值增益为13.1dBic，平均辐射效率高于75％，在工作频带内可实现很好的圆极化工作状态。本实施例中所述介质谐振天线形状为堆叠式圆柱形，且嵌入介质基板内部，使得天线各层之间易于加工、组装；所述地面刻蚀的耦合槽为封闭式交叉槽，既可以激发介质谐振器产生圆极化波辐射，又能够使地面层形成多个独立区域，配合直流偏置电路调控PIN二极管的状态，有效地减小了直流偏置电路对射频馈电网络的影响。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋转”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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线，其特征在于，包括上层介质基板(1)、中层介质基板(2)和下层介质基板(3)；上层介质基板(1)内嵌有上层辐射器(4)，且上层辐射器(4)周围设有上层通孔圈；中层介质基板(2)内嵌有中层辐射器(5)，且中层辐射器(5)周围设有中层通孔圈；下层介质基板(3)的上表面设有封闭式交叉槽(8)，下层介质基板(3)的下表面设有射频馈电网络(9)、阻抗匹配电路(10)、直流偏置电路(11)和PIN二极管(12)。
2.根据权利要求1所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线，其特征在于，上层介质基板(1)的相对介电常数不低于8，厚度为0.762～1.27mm；中层介质基板(2)的相对介电常数不高于3.5，厚度为0.4～0.6mm；下层介质基板(3)的相对介电常数不高于3.5，厚度为0.1～0.3mm；上层介质基板(1)、中层介质基板(2)和下层介质基板(3)的上下表面均覆有金属层，金属层的厚度为0.035mm。
3.根据权利要求2所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线，其特征在于，上层通孔圈和中层通孔圈的结构相同，均是由18～36个金属化通孔(7)组成；上层通孔圈内所有金属化通孔(7)的位置和中层通孔圈内所有金属化通孔(7)的位置一一对应，通过金属化通孔(7)连接上层介质基板(1)上表面的金属层和中层介质基板(2)下表面的金属层。
4.根据权利要求1所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线，其特征在于，上层介质基板(1)中开有四个贯通的圆形通道；每一个圆形通道中设有一个上层辐射器(4)，并设置连接桥(6)连接上层辐射器(4)与上层介质基板(1)；所述上层辐射器(4)为堆叠式圆柱谐振器，其直径范围为2～3.5mm；连接桥(6)的长度为2～3.5mm，宽度为0.2～0.5mm。
5.根据权利要求4所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线，其特征在于，每一个圆形通道中设有二或四个连接桥(6)，用于连接上层辐射器(4)与上层介质基板(1)；当设置两个连接桥(6)时，两个连接桥(6)间的夹角为180°；当设置四个连接桥(6)时，每两个相邻连接桥(6)间的夹角为90°。
6.根据权利要求4所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线，其特征在于，中层辐射器(5)为堆叠式圆柱谐振器，其直径为上层辐射器(4)的直径加上两个连接桥的长度(6)。
7.根据权利要求1所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线，其特征在于，阻抗匹配电路(10)由一个渐变微带线、一个H形带线和四个L形微带线组成；其中，渐变微带线与H形微带线的横边连接，H形微带线的四个端头分别连接一个L形微带线；每一个L形微带线的端部两侧分别设有两个PIN二极管(12)。
8.根据权利要求7所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线，其特征在于，射频馈电网络(9)为矩形微带线，射频馈电网络(9)与阻抗匹配电路(10)的渐变微带线相连。
9.根据权利要求1所述的一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线，其特征在于，所述封闭式交叉槽(8)包括一个十字槽、两条封闭缝隙和四条延伸线，十字槽的四个端口通过延伸线与封闭缝隙连接；十字槽每一个单槽的内外两侧各设有两个金属化通孔(7)，每一条封闭缝隙的内侧设有一个金属化通孔(7)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311257614.3A CN117080752A (zh) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | 一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311257614.3A CN117080752A (zh) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | 一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117080752A true CN117080752A (zh) | 2023-11-17 |
Family
ID=88704405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311257614.3A Pending CN117080752A (zh) | 2023-09-27 | 2023-09-27 | 一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117080752A (zh) |
-
2023
- 2023-09-27 CN CN202311257614.3A patent/CN117080752A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109390699B (zh) | 一种基于可重构寄生单元的小型波束可控贴片天线 | |
| CN108232443B (zh) | 一种方向图可重构的微带缝隙天线 | |
| CN112259958B (zh) | 一种单馈双频双圆极化毫米波介质谐振器天线 | |
| CN109599657B (zh) | 一种基于天线阵与功分馈电网络一体化集成设计的面向5g基站天线阵列的设计方法 | |
| CN111293413A (zh) | 基于交叉耦合结构的紧凑型宽带滤波天线及其mimo天线 | |
| CN113300090B (zh) | 一种差分馈电的方向图可重构介质贴片天线 | |
| US10854996B2 (en) | Dual-polarized substrate-integrated beam steering antenna | |
| CN112968281B (zh) | 双极化滤波天线单元、双极化滤波天线阵列 | |
| CN108736153B (zh) | 一种三频低剖面贴片天线 | |
| CN114156659A (zh) | Sub-6GHz和毫米波频段的宽带共口径偶极子阵列 | |
| CN114122682A (zh) | 天线单元、天线阵列及电子设备 | |
| CN114335999A (zh) | 一种基于间隙波导的K/Ka波段双频段双圆极化天线 | |
| CN110957565B (zh) | 一种用于5g基站的宽带极化可重构高增益天线 | |
| CN109802225B (zh) | 一种微带滤波天线 | |
| CN116759801A (zh) | 一种双波束滤波贴片天线 | |
| CN209001141U (zh) | 一种基于可重构寄生单元的小型波束可控贴片天线 | |
| CN114122696B (zh) | 一种基于siw的5g毫米波滤波天线 | |
| CN112164866B (zh) | 一种基于s-pin固态等离子体的高隔离度可重构缝隙天线及其频率重构方法 | |
| CN113497357B (zh) | 一种宽带双极化滤波天线 | |
| WO2022135238A1 (en) | Dual-polarized substrate-integrated 360° beam steering antenna | |
| CN112531355B (zh) | 一种±45°双极化毫米波阵列天线 | |
| CN117080752A (zh) | 一种极化可重构的毫米波圆极化介质谐振天线 | |
| 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 | |
| CN210640366U (zh) | 一种微波毫米波跨频段双频双极化微带辐射单元 | |
| KR102251287B1 (ko) | 기판집적도파관 구조를 세그먼트 분리하여 층으로 할당하고 적층하는 방식의, 5g 소형 단말기 및 중계기용 광대역 빔 포밍 안테나 면적 축소법 |
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 |