CN203617421U - 一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线 - Google Patents
一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203617421U CN203617421U CN201320829896.5U CN201320829896U CN203617421U CN 203617421 U CN203617421 U CN 203617421U CN 201320829896 U CN201320829896 U CN 201320829896U CN 203617421 U CN203617421 U CN 203617421U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ground plane
- antenna
- metal ground
- imaging system
- millimeter wave
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线，包括渐变波导单元、反射腔单元和平面单极天线；所述渐变波导单元包括上部渐变波导段和下部均匀波导段；所述平面单极天线包括微波基板，所述微波基板的顶面上匹配地设置有C型金属接地面、单极天线辐射体和阻抗匹配调谐贴片，所述微波基板底面上匹配地设置有口型金属接地面；所述渐变波导单元的下端口固设在C型金属接地面上，所述反射腔单元的上端口固设在口型金属接地面上。本实用新型克服了其他天线形式定向性差、阻抗带宽窄等缺陷，同时具备宽带与定向辐射的特性，且具有稳固的机械结构，适用于毫米波近距离成像系统中。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种宽带定向天线，特别涉及一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线。
背景技术
毫米波是指工作波长在10mm-1mm，对应频率从30GHz到300GHz的电磁波。与微波相比，毫米波具有精度高、抗干扰能力强、器件尺寸小等优势，近年来在近距离成像系统中得到广泛应用和发展。为实现高分辨率成像，毫米波近距离成像系统中的天线一般是宽带定向的。目前已经申请的专利或学术论文中常见的毫米波天线有微带天线、印刷单极子/偶极子天线、锥削缝隙天线、介质杆天线等。将这些天线应用与毫米波近距离成像系统中，存在的主要缺陷有：1、阻抗匹配带宽较窄，如微带天线；2、方向图无定向性，如印刷单极子/偶极子天线；3、机械结构稳定性差，如锥削缝隙天线和介质杆天线。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线；该宽带定向天线，克服了其他天线形式定向性差、阻抗带宽窄等缺陷，同时具备宽带与定向辐射的特性，且具有稳固的机械结构，适用于毫米波近距离成像系统中。
为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案：
一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线，所述宽带定向天线包括渐变波导单元、反射腔单元和平面单极天线；所述渐变波导单元包括上部渐变波导段和下部均匀波导段；
所述平面单极天线包括微波基板，所述微波基板的顶面上匹配地设置有C型金属接地面、单极天线辐射体和阻抗匹配调谐贴片，所述微波基板底面上匹配地设置有口型金属接地面；
所述渐变波导单元的下端口固设在C型金属接地面上，所述反射腔单元的上端口固设在口型金属接地面上。
进一步的，所述单极天线辐射体设置在所述C型金属接地面的开口处的微波基板上。
进一步的，所述单极天线辐射体包括馈线和馈线顶端延伸出的圆滑扇形贴片。采用圆滑扇形贴片是为了获取更宽的匹配带宽。
进一步的，所述微波基板上设有用于连通C型金属接地面和口型金属接地面的通孔，该通孔的内侧壁上设有用于连接C型金属接地面和口型金属接地面的金属层。在通孔的内侧壁上用化学反应将一层薄铜（或其他金属）镀在孔的内壁上，使得微波基板的顶层（即C型金属接地面）与底层（即口型金属接地面）相互连接，因此C型金属接地面与口型金属接地面进行了电连接，这样C型金属接地面与口型金属接地面就具有同等电位。
进一步的，所述微波基板上设有至少两个通孔；两个通孔分别设置在所述单极天线辐射体的两侧，且位于C型金属接地面的开口端上。这样设计的目的在于：C型金属接地面与口型金属接地面在连通的同时，连通的通孔离单极天线辐射体的馈线较近可以有效屏蔽馈线的不必要的辐射，因此通孔设置于馈线的两侧，且位于C型金属接地面的开口端上。
进一步的，所述阻抗匹配调谐贴片设置在所述C型金属接地面面框内的微波基板上，该阻抗匹配调谐贴片为矩形结构。
加入阻抗匹配调谐贴片的作用是等于在C型金属接地面的面框内的电场分布中加入扰动，调节其位置则可以改变电场分布，达到改善工作频带内的阻抗匹配之作用。
采用矩形结构的阻抗匹配调谐贴片较为简单，便于调节，易于加工。
进一步的，所述反射腔单元的反射腔壁的厚度与所述均匀波导段的均匀波导腔壁的厚度匹配相等。厚度相等便于加工、安装。反射腔作用是：反射腔腔体高度约为工作频带中心频率对应自由空间波长的1/4时，由镜像原理，正向辐射增强，天线获得定向性。
进一步的，所述反射腔单元呈筒状结构，该反射腔单元的内部腔体呈柱形结构。
进一步的，所述均匀波导段的内部腔体呈柱形结构，所述渐变波导段的内部腔体呈漏斗形结构。均匀波导段的内部腔体采用柱形结构即矩形波导结构，主要是起到导波作用，渐变波导段的内部腔体采用漏斗形结构的作用是实现导行波到辐射波的转换。
进一步的，所述反射腔单元、平面单极天线和渐变波导单元之间通过螺钉固定连接在一起。
本实用新型与现有产品相比，具有如下积极有益的效果：
1、本实用新型中采用的具有圆滑扇形贴片的单极天线辐射体结构可以有效地降低传统的单极子结构的Q值，展宽天线的可工作带宽。
2、通过调节位于微波基板顶层C型金属接地面上的矩形阻抗匹配调谐贴片的尺寸和位置，可以调节天线端口处的电阻和电抗分布，进一步实现天线的宽带化。
3、本实用新型在单极子天线的基础上增加反射腔和渐变波导单元使得定向天线获得良好的定向辐射特性，并通过采用具有圆滑扇形贴片的单极天线辐射体和阻抗匹配调谐贴片进一步展宽了天线的工作带宽，使其性能得到提升，适用于毫米波近距离成像系统中。
4、本实用新型克服了其他天线形式定向性差、阻抗带宽窄等缺陷。
附图说明
图1为本实用新型的结构剖面示意图。
图2为本实用新型中微波基板的顶面结构示意图。
图3为本实用新型中微波基板的底面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明本实用新型的具体实施方式。
如图1、2、3所示，一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线，所述宽带定向天线包括渐变波导单元1、反射腔单元2和平面单极天线3；所述渐变波导单元1包括上部渐变波导段11和下部均匀波导段12；所述反射腔单元2呈筒状结构，该反射腔单元2的内部腔体21呈柱形结构；所述均匀波导段12的内部腔体121呈柱形结构，所述渐变波导段11的内部腔体111呈漏斗形结构；反射腔单元2的反射腔壁22的厚度与均匀波导段12的均匀波导腔壁122的厚度匹配相等。
所述平面单极天线3包括微波基板31，所述微波基板31的顶面上匹配地设置有C型金属接地面4、单极天线辐射体5和阻抗匹配调谐贴片6，所述微波基板31底面上匹配地设置有口型金属接地面7；
所述渐变波导单元1的下端口固设在C型金属接地面4上，所述反射腔单元2的上端口固设在口型金属接地面7上；所述反射腔单元2、平面单极天线3和渐变波导单元1之间通过螺钉9固定连接在一起。
所述单极天线辐射体5设置在所述C型金属接地面4的开口处的微波基板31上，该单极天线辐射体5包括馈线51和馈线51顶端延伸出的圆滑扇形贴片52。所述阻抗匹配调谐贴片6设置在所述C型金属接地面4面框内的微波基板31上，该阻抗匹配调谐贴片6为矩形结构。
所述微波基板31上设有用于连通C型金属接地面4和口型金属接地面7的四个通孔8，四个通孔8两两匹配地对称设置在所述单极天线辐射体5的两侧，且位于C型金属接地面4的开口端上。这样设计的目的在于：C型金属接地面4与口型金属接地面7在连通的同时，连通的通孔8离单极天线辐射体5的馈线51较近可以有效屏蔽馈线的不必要的辐射。每个通孔8的内侧壁上均设有用于连接C型金属接地面4和口型金属接地面7的金属层。
所述的渐变波导单元1由一段高度为3mm-5mm的矩形均匀波导段12与一段高度为4mm-6mm的渐变波导段11构成。
渐变波导段11底部开口处的波导壁厚度为1mm-3.5mm，顶部波导壁厚度为0.2mm-0.4mm。反射腔单元2为矩形，高度为1.2mm-3mm，反射腔单元2的反射腔壁22厚度与呈矩形的均匀波导段12的均匀波导腔壁122厚度匹配相等。
平面单极天线3位于渐变波导单元1与反射腔单元2之间，平面单极天线3由双面覆金属的微波基板采用印刷电路工艺蚀刻而成，微波基板31采用相对介电常数εr为2.0-4.0的低介电常数板材，基板厚度为0.1mm-0.5mm。
平面单极天线3可产生类似全向辐射的方向图；通过对平面单极天线3底部的反射腔单元2进行设计，使反射腔单元2的内部腔体21高度约为工作频带中心频率对应自由空间波长的1/4时，由镜像原理，正向辐射增强，天线获得定向性。正向辐射电磁波经过渐变波导单元1抑制了侧向辐射，并逐渐由导行波转化为辐射波向自由空间进行辐射。本结构中采用的具有圆滑扇形贴片52的单极天线辐射体5结构可以有效地降低传统的单极子结构的Q值，展宽天线的可工作带宽。同时，通过调节位于微波基板31顶面上的阻抗匹配调谐贴片6的尺寸和位置，可以调节端口处的电阻和电抗分布，进一步实现天线的宽带化。
本发明在单极子天线基础上增加反射腔和渐变波单元导使天线获得良好的定向辐射特性，并通过采用圆滑扇形辐射体和矩形结构的阻抗匹配调谐贴片进一步展宽了天线的工作带宽，使其性能得到提升，适用于毫米波近距离成像系统中。
使用时，向平面单极天线的馈电端口输入毫米波宽带激励，则电磁波经反射腔反射后与前向辐射信号叠加增强，经渐变波导单元的渐变波导段导行转换为辐射电磁波向自由空间进行辐射，最大辐射方向垂直于宽带定向天线的端口面。
本文中所采用的描述方位的词语“上”、“下”、“左”、“右”等均是为了说明的方便基于附图中图面所示的方位而言的，在实际装置中这些方位可能由于装置的摆放方式而有所不同。
综上所述，本实用新型所述的实施方式仅提供一种最佳的实施方式，本实用新型的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本项技术的人士仍可能基于本实用新型所揭示的内容而作各种不背离本发明创作精神的替换及修饰；因此，本实用新型的保护范围不限于实施例所揭示的技术内容，故凡依本实用新型的形状、构造及原理所做的等效变化，均涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线，其特征在于：所述宽带定向天线包括渐变波导单元、反射腔单元和平面单极天线；所述渐变波导单元包括上部渐变波导段和下部均匀波导段；
所述平面单极天线包括微波基板，所述微波基板的顶面上匹配地设置有C型金属接地面、单极天线辐射体和阻抗匹配调谐贴片，所述微波基板底面上匹配地设置有口型金属接地面；
所述渐变波导单元的下端口固设在C型金属接地面上，所述反射腔单元的上端口固设在口型金属接地面上。
2.根据权利要求1所述的一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线，其特征在于：所述单极天线辐射体设置在所述C型金属接地面的开口处的微波基板上。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线，其特征在于：所述单极天线辐射体包括馈线和馈线顶端延伸出的圆滑扇形贴片。
4.根据权利要求2所述的一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线，其特征在于：所述微波基板上设有用于连通C型金属接地面和口型金属接地面的通孔，该通孔的内侧壁上设有用于连接C型金属接地面和口型金属接地面的金属层。
5.根据权利要求4所述的一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线，其特征在于：所述微波基板上设有至少两个通孔；两个通孔分别设置在所述单极天线辐射体的两侧，且位于C型金属接地面的开口端上。
6.根据权利要求1所述的一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线，其特征在于：所述阻抗匹配调谐贴片设置在所述C型金属接地面面框内的微波基板上，该阻抗匹配调谐贴片为矩形结构。
7.根据权利要求1所述的一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线，其特征在于：所述反射腔单元的反射腔壁的厚度与所述均匀波导段的均匀波导腔壁的厚度匹配相等。
8.根据权利要求1所述的一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线，其特征在于：所述反射腔单元呈筒状结构，该反射腔单元的内部腔体呈柱形结构。
9.根据权利要求1所述的一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线，其特征在于：所述均匀波导段的内部腔体呈柱形结构，所述渐变波导段的内部腔体呈漏斗形结构。
10.根据权利要求1所述的一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线，其特征在于：所述反射腔单元、平面单极天线和渐变波导单元之间通过螺钉固定连接在一起。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320829896.5U CN203617421U (zh) | 2013-12-16 | 2013-12-16 | 一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201320829896.5U CN203617421U (zh) | 2013-12-16 | 2013-12-16 | 一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203617421U true CN203617421U (zh) | 2014-05-28 |
Family
ID=50770045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201320829896.5U Expired - Fee Related CN203617421U (zh) | 2013-12-16 | 2013-12-16 | 一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203617421U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106558765A (zh) * | 2015-09-25 | 2017-04-05 | 英特尔公司 | 波导天线结构 |
-
2013
- 2013-12-16 CN CN201320829896.5U patent/CN203617421U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106558765A (zh) * | 2015-09-25 | 2017-04-05 | 英特尔公司 | 波导天线结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106848554B (zh) | 一种基于交指型紧耦合偶极子单元的超宽带宽角天线阵 | |
| Mishra | An overview of microstrip antenna | |
| US7619564B2 (en) | Wideband dielectric resonator monopole antenna | |
| CN103326117B (zh) | 一种宽带双极化四叶草平面天线 | |
| JP5925243B2 (ja) | ブロードバンドのマイクロストリップアンテナ及びアンテナアレイ | |
| CN109687125B (zh) | 一种基于多模融合的超低剖面双频宽波束微带天线 | |
| US20130300624A1 (en) | Broadband end-fire multi-layer antenna | |
| CN104377428B (zh) | 宽带宽波束矩形单极天线 | |
| TW200826365A (en) | Multi-band antenna | |
| CN107134651A (zh) | 一种加载偶极子阵列的基片集成波导的平面喇叭天线 | |
| CN105048078B (zh) | 一种共口径多频段宽波束圆极化天线 | |
| CN203339298U (zh) | 一种宽带双极化四叶草平面天线 | |
| CN101615722A (zh) | 基片集成波导馈电的对数周期偶极子阵列天线 | |
| CN108258398A (zh) | 一种宽带天线 | |
| CN107611581A (zh) | 一种耦合馈电的高增益蝶形缝隙天线 | |
| CN105680172A (zh) | 一种基于共面波导馈电的宽带天线 | |
| CN205429159U (zh) | 一种基于共面波导馈电的宽带天线 | |
| WO2019080547A1 (zh) | 用于5g系统的微带辐射单元及天线 | |
| CN105870616A (zh) | 一种新型宽带多模组合天线 | |
| CN203617421U (zh) | 一种用于毫米波近距离成像系统的宽带定向天线 | |
| CN105119057B (zh) | 一种多频段微带天线 | |
| CN102800953B (zh) | 带有辐射型负载的间接馈电型全向印刷天线 | |
| CN206962009U (zh) | 一种加载梯型基板的对跖Vivaldi天线 | |
| CN101707284B (zh) | 一种用于射频前端系统的ltcc电小集成天线 | |
| US11581651B2 (en) | Microstrip antenna and television |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140528 Termination date: 20151216 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |