CN117878587A - 一种低剖面宽带毫米波天线 - Google Patents
一种低剖面宽带毫米波天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117878587A CN117878587A CN202410269260.2A CN202410269260A CN117878587A CN 117878587 A CN117878587 A CN 117878587A CN 202410269260 A CN202410269260 A CN 202410269260A CN 117878587 A CN117878587 A CN 117878587A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hole
- microstrip line
- radiation
- antenna
- low
- 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
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 91
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 16
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 29
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
本申请提供一种低剖面宽带毫米波天线，涉及天线技术领域。该低剖面宽带毫米波天线包括：天线基板和天线辐射层，天线基板具有相对的第一表面和第二表面，天线辐射层位于第一表面上，第二表面用于接地，天线辐射层上设有第一辐射孔、两个第二辐射孔和微带线，第一辐射孔与微带线相对设置；第一辐射孔具有延伸孔部和多个缝隙孔部，多个缝隙孔部间隔分布在延伸孔部朝向微带线和/或背离微带线的一侧，第二辐射孔具有第一直线孔部和第二直线孔部，第一直线孔部和第二直线孔部呈预设夹角连接，两个第一直线孔部分别与第一辐射孔相对设置，两个第二直线孔部分别位于微带线相对的两侧。该低剖面宽带毫米波天线具有较宽的带宽，且能够与芯片直接集成。
Description
技术领域
本申请涉及天线技术领域，具体而言，涉及一种低剖面宽带毫米波天线。
背景技术
天线是无线通信系统中不可或缺的部分，无线信号通过天线辐射到空间中，从而实现无线传播。随着无线通信系统的发展，系统集成度越来越高，对天线体积、成本和性能都提出了更高的要求。微带天线因具有剖面低、尺寸小、重量轻、性能多样化等优势，得到了广泛的应用。
天线的带宽和辐射增益是衡量天线性能的两个重要标准，提高天线带宽和增益一直是天线发展的趋势。常规的单层电路板结构的微带天线带宽较窄，现有技术为了进一步提高天线带宽，通常采用多层板结构，通过引入介质基板作为天线与空气阻抗匹配层，从而提升天线在整个带宽内辐射能量，增加天线的带宽，但多层板结构的微带天线难以与芯片直接集成。
发明内容
本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种低剖面宽带毫米波天线，具有较宽的带宽，且能够与芯片直接集成。
为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
本申请实施例的一方面，提供一种低剖面宽带毫米波天线，包括：天线基板和天线辐射层，天线基板具有相对的第一表面和第二表面，天线辐射层位于第一表面上，第二表面用于接地，天线辐射层上设有第一辐射孔、两个第二辐射孔和微带线，第一辐射孔与微带线相对设置；第一辐射孔具有延伸孔部和多个缝隙孔部，多个缝隙孔部间隔分布在延伸孔部朝向微带线和/或背离微带线的一侧，第二辐射孔具有第一直线孔部和第二直线孔部，第一直线孔部和第二直线孔部呈预设夹角连接，两个第一直线孔部分别与第一辐射孔相对设置，两个第二直线孔部分别位于微带线相对的两侧。
可选地，延伸孔部呈矩形，延伸孔部的延伸方向垂直于微带线的延伸方向。
可选地，第二直线孔部的延伸方向与微带线的延伸方向相同。
可选地，第一辐射孔相对于微带线的中心线对称分布。
可选地，两个第二辐射孔相对于微带线的中心线对称分布。
可选地，自微带线朝向第一辐射孔的一端起，沿微带线的延伸方向，微带线的宽度逐渐增大。
可选地，预设夹角为30°~60°。
可选地，微带线的端部位于第一直线孔部和第二直线孔部的连接处。
可选地，天线基板的第二表面设有金属接地层。
可选地，天线辐射层上设有多个金属过孔，多个金属过孔环绕第一辐射孔、第二辐射孔和微带线间隔设置。
本申请的有益效果包括：
本申请提供了一种低剖面宽带毫米波天线，包括：天线基板和天线辐射层，天线基板具有相对的第一表面和第二表面，天线辐射层位于第一表面上，第二表面用于接地，天线辐射层上设有第一辐射孔、两个第二辐射孔和微带线，第一辐射孔与微带线相对设置；第一辐射孔具有延伸孔部和多个缝隙孔部，多个缝隙孔部间隔分布在延伸孔部朝向微带线和/或背离微带线的一侧，第二辐射孔具有第一直线孔部和第二直线孔部，第一直线孔部和第二直线孔部呈预设夹角连接，两个第一直线孔部分别与第一辐射孔相对设置，两个第二直线孔部分别位于微带线相对的两侧。上述低剖面宽带毫米波天线，通过对第一辐射孔、第二辐射孔和微带线的设计形成了微带转共面波导馈电结构，单块天线辐射层即可实现宽带天线，结构简单，剖面低，且在引入高次模式的同时能够抑制反向电流，天线增益在工作范围内无零点，增益稳定。微带线的端口可与芯片端口直接集成，实现宽带信号传输。此外，上述低剖面宽带毫米波天线为微带天线结构，易于加工，方便大规模制作。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的低剖面宽带毫米波天线的结构示意图之一；
图2为本申请实施例提供的低剖面宽带毫米波天线的结构示意图之二；
图3为本申请实施例提供的低剖面宽带毫米波天线中天线基板的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的低剖面宽带毫米波天线的回波损耗图；
图5为本申请实施例提供的低剖面宽带毫米波天线的增益曲线图；
图6为本申请实施例提供的低剖面宽带毫米波天线的频带为60GHz时的方向图。
图标：100-低剖面宽带毫米波天线；110-天线基板；111-金属过孔；120-天线辐射层；121-第一辐射孔；1211-延伸孔部；1212-缝隙孔部；122-第二辐射孔；1221-第一直线孔部；1222-第二直线孔部；123-微带线；130-金属接地层；α-预设夹角。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的各个特征可以相互结合，结合后的实施例依然在本申请的保护范围内。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请实施例的一方面，参照图1和图2，提供一种低剖面宽带毫米波天线100，包括：天线基板110和天线辐射层120，天线基板110具有相对的第一表面和第二表面，天线辐射层120位于第一表面上，第二表面用于接地，天线辐射层120上设有第一辐射孔121、两个第二辐射孔122和微带线123，第一辐射孔121与微带线123相对设置；第一辐射孔121具有延伸孔部1211和多个缝隙孔部1212，多个缝隙孔部1212间隔分布在延伸孔部1211朝向微带线123和/或背离微带线123的一侧，第二辐射孔122具有第一直线孔部1221和第二直线孔部1222，第一直线孔部1221和第二直线孔部1222呈预设夹角α连接，两个第一直线孔部1221分别与第一辐射孔121相对设置，两个第二直线孔部1222分别位于微带线123相对的两侧。
低剖面宽带毫米波天线100包括天线基板110和天线辐射层120，天线辐射层120位于天线基板110的第一表面上并与第一表面贴合设置，天线基板110上与第一表面相对的第二表面用于接地。天线辐射层120上的第一辐射孔121和第二辐射孔122为贯穿天线辐射层120的贯通孔，也即是说，第一辐射孔121和第二辐射孔122均能够将天线辐射层120底部的天线基板110露出。两个第二辐射孔122和微带线123位于第一辐射孔121的同侧，两个第二辐射孔122分别与第一辐射孔121相对设置，微带线123位于两个第二辐射孔122之间。
第一辐射孔121的延伸孔部1211呈条状，并在天线辐射层120的表面沿第一方向延伸，延伸孔部1211的侧面间隔设置多个缝隙孔部1212，缝隙孔部1212与延伸孔部1211连通。多个缝隙孔部1212可以间隔分布在延伸孔部1211的一侧，也可以分别间隔分布在延伸孔部1211相对的两侧。多个缝隙孔部1212的尺寸、形状可以相同，也可以不同。示例地，延伸孔部1211和缝隙孔部1212均呈长方形，延伸孔部1211的长度较长，缝隙孔部1212的长度较短，多个缝隙孔部1212在延伸孔部1211的两个沿延伸孔部1211的长度方向间隔分布。第二辐射孔122整体呈折线状，包括第一直线孔部1221和与第一直线孔部1221的端部连接的第二折线孔部，第一直线孔部1221和第二直线孔部1222之间的夹角为预设夹角α。
第二辐射孔122在低剖面宽带毫米波天线100所在的腔体中激发多个高次电磁模式，然后利用第一辐射孔121的多段缝隙结构使多个高次电磁模式相互靠近，从而展宽带宽。微带线123可通过控制宽度调整其输入阻抗，从而使微带线123端口可与芯片端口直接集成，实现宽带信号传输。
上述低剖面宽带毫米波天线100，通过对第一辐射孔121、第二辐射孔122和微带线123的设计形成了微带转共面波导馈电结构，单块天线辐射层120即可实现宽带天线，结构简单，剖面低，且在引入高次模式的同时能够抑制反向电流，天线增益在工作范围内无零点，增益稳定。微带线123的端口可与芯片端口直接集成，实现宽带信号传输。此外，上述低剖面宽带毫米波天线100为微带天线结构，易于加工，方便大规模制作。
可选地，本申请实施例的一种可实现的方式中，延伸孔部1211呈矩形，延伸孔部1211的延伸方向垂直于微带线123的延伸方向。如此设置，更加易于加工。
优选地，微带线123的端部对应延伸孔部1211长度方向上的中点位置处。
可选地，本申请实施例的一种可实现的方式中，第二辐射孔122的第一直线孔部1221与第二直线孔部1222之间的预设夹角α为30°~60°。
第一直线孔部1221与第二直线孔部1222之间的预设夹角α在30°~60°之间时，第二辐射孔122引入高次模式的效果更好，且易于加工。需要说明的是，第一直线孔部1221与第二直线孔部1222之间的预设夹角α可以为30°或60°。优选地，第二辐射孔122的第一直线孔部1221与第二直线孔部1222之间的预设夹角α为45°。
可选地，本申请实施例的一种可实现的方式中，第二直线孔部1222的延伸方向与微带线123的延伸方向相同。如此设置，更加容易实现宽带化，并提高天线增益。
可选地，本申请实施例的一种可实现的方式中，微带线123的端部位于第一直线孔部1221和第二直线孔部1222的连接处。
可选地，本申请实施例的一种可实现的方式中，自微带线123朝向第一辐射孔121的一端起，沿微带线123的延伸方向，微带线123的宽度逐渐增大，从而更加容易实现宽带化。
可选地，本申请实施例的一种可实现的方式中，第一辐射孔121相对于微带线123的中心线对称分布。
可选地，本申请实施例的一种可实现的方式中，两个第二辐射孔122相对于微带线123的中心线对称分布。
需要说明的是，微带线123的中心线是指平行于微带线123的延伸方向并将微带线123均分的直线。第一辐射孔121、两个第二辐射孔122分别相对于微带线123的中心线对称分布，一方面使结构更加对称、美观，易于加工；另一方面也有利于实现宽带化并提高天线增益。
可选地，本申请实施例的一种可实现的方式中，天线基板110的第二表面设有金属接地层130。金属接地层130与天线基板110的第二表面贴合，天线基板110通过金属接地层130实现接地。
可选地，本申请实施例的一种可实现的方式中，请结合参照图3，天线基板110上间隔设置多个金属过孔111，金属过孔111的一端位于第一表面上、相对的另一端位于第二表面上，多个金属过孔111环绕第一辐射孔121、第二辐射孔122和微带线123在天线基板110上的正投影设置。
可以理解，金属过孔111由贯穿天线基板110第一表面和第二表面的通孔内填充金属材料形成。在第一辐射孔121、第二辐射孔122和微带线123的周围布置接地的金属过孔111可以有效防止电磁波泄露。
优选地，多个金属过孔111在天线辐射层120上的正投影靠近天线辐射层120的边缘。
对上述低剖面宽带毫米波天线100进行性能测试，测试使用的天线基板110介电常数为3，厚度为10mil，测试结果如图4至图6所示。由图4至图6可知，上述低剖面宽带毫米波天线100在56.4GHz~71.6GHz频带范围内回波损耗小于10dB，相对带宽为23.75%；在工作频带57~71GHz频带范围内，天线法相增益均大于5.5dBi，最高为7.8dBi；且在H面和E面上均具有较好的方向性。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低剖面宽带毫米波天线，其特征在于，包括：天线基板和天线辐射层，所述天线基板具有相对的第一表面和第二表面，所述天线辐射层位于所述第一表面上，所述第二表面用于接地，所述天线辐射层上设有第一辐射孔、两个第二辐射孔和微带线，所述第一辐射孔与所述微带线相对设置；
所述第一辐射孔具有延伸孔部和多个缝隙孔部，多个所述缝隙孔部间隔分布在所述延伸孔部朝向所述微带线和/或背离所述微带线的一侧，所述第二辐射孔具有第一直线孔部和第二直线孔部，所述第一直线孔部和所述第二直线孔部呈预设夹角连接，两个所述第一直线孔部分别与所述第一辐射孔相对设置，两个所述第二直线孔部分别位于所述微带线相对的两侧。
2.如权利要求1所述的低剖面宽带毫米波天线，其特征在于，所述延伸孔部呈矩形，所述延伸孔部的延伸方向垂直于所述微带线的延伸方向。
3.如权利要求1所述的低剖面宽带毫米波天线，其特征在于，所述第二直线孔部的延伸方向与所述微带线的延伸方向相同。
4.如权利要求1所述的低剖面宽带毫米波天线，其特征在于，所述第一辐射孔相对于所述微带线的中心线对称分布。
5.如权利要求1所述的低剖面宽带毫米波天线，其特征在于，两个所述第二辐射孔相对于所述微带线的中心线对称分布。
6.如权利要求1所述的低剖面宽带毫米波天线，其特征在于，自所述微带线朝向所述第一辐射孔的一端起，沿所述微带线的延伸方向，所述微带线的宽度逐渐增大。
7.如权利要求1所述的低剖面宽带毫米波天线，其特征在于，所述预设夹角为30°~60°。
8.如权利要求1所述的低剖面宽带毫米波天线，其特征在于，所述微带线的端部位于所述第一直线孔部和所述第二直线孔部的连接处。
9.如权利要求1至8中任意一项所述的低剖面宽带毫米波天线，其特征在于，所述天线基板的所述第二表面设有金属接地层。
10.如权利要求1至8中任意一项所述的低剖面宽带毫米波天线，其特征在于，所述天线辐射层上设有多个金属过孔，多个所述金属过孔环绕所述第一辐射孔、所述第二辐射孔和所述微带线间隔设置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410269260.2A CN117878587A (zh) | 2024-03-11 | 2024-03-11 | 一种低剖面宽带毫米波天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410269260.2A CN117878587A (zh) | 2024-03-11 | 2024-03-11 | 一种低剖面宽带毫米波天线 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117878587A true CN117878587A (zh) | 2024-04-12 |
Family
ID=90595081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410269260.2A Pending CN117878587A (zh) | 2024-03-11 | 2024-03-11 | 一种低剖面宽带毫米波天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117878587A (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101170214A (zh) * | 2007-11-12 | 2008-04-30 | 杭州电子科技大学 | 尺寸缩减的低轮廓背腔线极化天线 |
| US20190181559A1 (en) * | 2018-02-21 | 2019-06-13 | Mohammad Hossein Mazaheri Kalahrudi | Wideband substrate integrated waveguide slot antenna |
| CN111987467A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-11-24 | 南京工程学院 | 一种拓展背腔缝隙圆极化天线轴比带宽的方法 |
| CN112688081A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-20 | 重庆邮电大学 | 一种基于介质集成波导的宽带背腔式平面缝隙阵列天线 |
-
2024
- 2024-03-11 CN CN202410269260.2A patent/CN117878587A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101170214A (zh) * | 2007-11-12 | 2008-04-30 | 杭州电子科技大学 | 尺寸缩减的低轮廓背腔线极化天线 |
| US20190181559A1 (en) * | 2018-02-21 | 2019-06-13 | Mohammad Hossein Mazaheri Kalahrudi | Wideband substrate integrated waveguide slot antenna |
| CN111987467A (zh) * | 2020-09-09 | 2020-11-24 | 南京工程学院 | 一种拓展背腔缝隙圆极化天线轴比带宽的方法 |
| CN112688081A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-04-20 | 重庆邮电大学 | 一种基于介质集成波导的宽带背腔式平面缝隙阵列天线 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MIN WANG等: "《Design of a Wideband SIW Slot Antenna with Enhanced Gain》", 《2023 IEEE INTERNATIONAL WORKSHOP ON ELECTROMAGNETICS: APPLICATIONS AND STUDENT INNOVATION COMPETITION (IWEM)》, 1 September 2023 (2023-09-01), pages 1 - 5 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101183742B (zh) | 矩形基片集成波导背腔线极化天线 | |
| CN101170212A (zh) | 共面波导单点馈电背腔圆极化天线 | |
| CN111969313B (zh) | 一种基于空心介质贴片谐振器的高增益差分双极化天线 | |
| CN112886234B (zh) | 一种基于嵌入式结构的微波毫米波共面共口径天线 | |
| CN108736153B (zh) | 一种三频低剖面贴片天线 | |
| CN113809518A (zh) | 一种具有高隔离度的微波与毫米波大频比共口径天线 | |
| CN107196069B (zh) | 紧凑型基片集成波导背腔缝隙天线 | |
| CN110112549B (zh) | 一种差分馈电三频双极化天线 | |
| US7102573B2 (en) | Patch antenna | |
| CN113506989B (zh) | 一种5g毫米波介质谐振器天线及其阵列 | |
| CN114824782A (zh) | 微带天线及微带天线阵列 | |
| CN107799888B (zh) | 一种双频高增益贴片天线 | |
| CN111786131B (zh) | 一种宽带准端射微带八木天线 | |
| CN111682312B (zh) | 沿e平面非对称切割的贴片天线 | |
| CN110071364B (zh) | 一种双频段频率扫描天线 | |
| CN109950688B (zh) | 微带型isgw圆极化缝隙行波天线 | |
| CN209571548U (zh) | 一种微带型isgw圆极化缝隙行波天线 | |
| CN216597995U (zh) | 一种单陷波超宽带微带天线 | |
| CN113972495B (zh) | 一种兼具扇形波束和笔形波束的双频阵列天线 | |
| CN212182535U (zh) | 一种新型蝶形开槽宽带太赫兹天线 | |
| CN117878587A (zh) | 一种低剖面宽带毫米波天线 | |
| CN111446538A (zh) | 一种新型蝶形开槽宽带太赫兹天线 | |
| Karthik et al. | Dielectric coupled microstrip patch multilayered antenna for wide scan application | |
| CN110838616A (zh) | 集成基片间隙波导四臂圆极化天线 | |
| Chen | Wideband multilayered microstrip antennas fed by coplanar waveguide-loop with and without via combinations |
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 |