CN209641846U - 一种介质集成波导传输的贴片阵列天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种介质集成波导传输的贴片阵列天线包括第一介质基板、第一金属地板、第二介质基板、第二金属地板、辐射贴片组、馈电探针组和电磁屏蔽柱组；所述第一介质基板、所述第一金属地板、所述第二介质基板和所述第二金属地板从上到下依次设置；所述辐射贴片组设置在所述第一介质基板的上表面上；所述馈电探针组贯穿所述第一介质基板和所述第一金属地板且嵌入所述第二介质基板内，其每个馈电探针的一端与相对应的辐射贴片连接；所述电磁屏蔽柱组贯穿所述第一金属地板和所述第二介质基板且嵌入所述第二金属地板中，每一行的所述电磁屏蔽柱组设置在相对应的所述馈电探针组的侧边。本实用新型提高了系统集成度和减小了系统体积。

Description

一种介质集成波导传输的贴片阵列天线

技术领域

本实用新型涉及的是天线领域，具体而言，尤其涉及一种介质集成波导传输的贴片阵列天线。

背景技术

移动通信技术发展的过程中，通信设备中容纳的频段越来越多，例如2.5G和3G时代系统需要GSM、CDMA共存，到了后来通信系统引入了多入多出技术(MIMO)的天线系统，该技术提升了通信容量，到了5G时代由于网络会变得越来越细，应用场景越来越复杂，例如城市，楼宇基站布置会更加精细，就需要天线实现智能化、小型化、定制化；天线系统越来越系统化和复杂化，需要用到波束形成技术，这种情况下天线技术涉及到整个系统的兼容问题；为满足高速率、大数据的要求通信频率越来越高；最后由于5G系统越来越复杂功耗将成为一个影响系统的关键问题，节能，减少系统损耗成为系统核心要求之一。

根据5G通信应用需求，需要天线满足小型化、智能化和低损耗的性能。目前在毫米波段常使用微带天线阵列，该方案采用平面电路技术，使用简单易于集成到通信系统中，同时可实现波束形成，但是该方案由于使用微带线作为传输线，而微带线到毫米波段损耗很大，功耗将会大大增加；波导缝隙阵列天线同样具有易于波束形成的有益效果，损耗也较低，但是该类型天线体积较大，较为笨重，不适合毫米波5G通信系统小型化的要求。因此，鉴于上述方案于实际制作及实施使用上的缺失之处，而加以修正、改良，同时本着求好的精神及理念，并由专业的知识、经验的辅助，以及在多方巧思、试验后，方创设出本设计，故提供一种介质集成波导传输的贴片阵列天线，用于解决天线不能满足小型化、智能化和低损耗的性能问题。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种介质集成波导传输的贴片阵列天线，以便于解决解决天线不能满足小型化、智能化和低损耗的性能问题。

本实用新型一种介质集成波导传输的贴片阵列天线可以通过下列技术方案来实现：

一种介质集成波导传输的贴片阵列天线包括第一介质基板、第一金属地板、第二介质基板、第二金属地板、辐射贴片组、馈电探针组和电磁屏蔽柱组；所述第一介质基板、所述第一金属地板、所述第二介质基板和所述第二金属地板从上到下依次设置；所述辐射贴片组设置在所述第一介质基板的上表面上；所述馈电探针组贯穿所述第一介质基板和所述第一金属地板且嵌入所述第二介质基板内，其每个馈电探针的一端与相对应的辐射贴片连接；所述电磁屏蔽柱组贯穿所述第一金属地板和所述第二介质基板且嵌入所述第二金属地板中，每一行的所述电磁屏蔽柱组设置在相对应的所述馈电探针组的侧边。

优选地，所述第一金属地板和所述第二金属地板的材质为铝或者铜。

优选地，所述辐射贴片组的各个辐射贴片与相对应的馈电探针组的馈电探针垂直连接。

优选地，所述辐射贴片组和所述馈电探针组为9列、4行，共36个天线单元的天线阵列。

优选地，所述辐射贴片组中两两相邻的辐射贴片的间距为工作频率波长的1/2波长。

优选地，所述辐射贴片组中每个辐射贴片的长度为工作频率波长的1/2波长。

优选地，同一行所述电磁屏蔽柱组中两两相邻的电磁屏蔽柱的间距为工作频率波长的1/4波长。

本实用新型一种介质集成波导传输的贴片阵列天线具有以下技术效果：

本实用新型一种介质集成波导传输的贴片阵列天线通过利用介质集成波导作为天线系统传输线，降低了系统损耗，提高了能源利用率，提高了系统集成度，减小了系统体积，利用贴片阵列天线可以实现良好的波束形成，利用垂直堆叠结构和平面电路大大提高了系统的集成度，降低了系统成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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为本实用新型一种介质集成波导传输的贴片阵列天线的外部结构示意图；

图2是图1所示的一种介质集成波导传输的贴片阵列天线的侧面示意图；

图3是图1所示的一种介质集成波导传输的贴片阵列天线的爆炸示意图；

图4是图1所示的一种介质集成波导传输的贴片阵列天线的E面归一化辐射方向图；

图5是图1所示的一种介质集成波导传输的贴片阵列天线的H面归一化辐射方向图。

11，第一介质基板；12，第一金属地板；13，第二介质基板；14，第二金属地板；15，辐射贴片组；16，馈电探针组；17，电磁屏蔽柱组。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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，或者是该实用新型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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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实用新型中的具体含义。

请参阅图1-图3，本实用新型一种介质集成波导传输的贴片阵列天线包括第一介质基板11、第一金属地板12、第二介质基板13、第二金属地板14、辐射贴片组15、馈电探针组16和电磁屏蔽柱组17；所述第一介质基板11、所述第一金属地板12、所述第二介质基板13和所述第二金属地板14从上到下依次设置；所述辐射贴片组15设置在所述第一介质基板11的上表面上；所述馈电探针组16贯穿所述第一介质基板11和所述第一金属地板12且嵌入所述第二介质基板13内，其每个馈电探针的一端与相对应的辐射贴片连接；所述电磁屏蔽柱组17贯穿所述第一金属地板12和所述第二介质基板13且嵌入所述第二金属地板14中，每一行所述电磁屏蔽柱组17设置在相对应的所述馈电探针组16的侧边。

所述第一金属地板12和所述第二金属地板14的材质为铝或者铜。

所述辐射贴片组15的各个辐射贴片与相对应的馈电探针组16的馈电探针垂直连接。

所述辐射贴片组15和所述馈电探针组16根据实际需求组成不同的天线阵列，在本实施例中，所述辐射贴片组15和所述馈电探针组16为9列、4行，共36个天线单元的天线阵列。

所述辐射贴片组15中两两相邻的辐射贴片的间距为工作频率波长的1/2波长。

所述辐射贴片组15中每个辐射贴片的长度为工作频率波长的1/2波长。

同一行所述电磁屏蔽柱组17中两两相邻的电磁屏蔽柱的间距为工作频率波长的1/4波长。

本实用新型一种介质集成波导传输的贴片阵列天线的工作过程为：

本实用新型一种介质集成波导传输的贴片阵列天线首先通过在所述第二介质基板13的上下表面分别附着所述第一金属地板12和所述第二金属地板14，所述电磁屏蔽柱组17贯穿所述第一金属地板12和所述第二介质基板13且嵌入所述第二金属地板14中，同一行所述电磁屏蔽柱组17两两相邻的电磁屏蔽柱之间间距由在所述第二介质基板13传输的工作频率波长决定，由所述第二介质基板13、所述第一金属地板12、所述第二金属地板14和所述电磁屏蔽柱组17组成介质集成波导传输线，该介质集成波导传输线类似传统的金属波导，不同点在于由于引入了介质基板可以大大减小传输线的体积，同时用所述电磁屏蔽柱组17替代金属波导中的金属壁可以提高设计灵活性，最为重要的是介质集成波导传输线具有金属波导传输损耗小的优点，同时可以具有微带传输线平面电路的特性，容易用PCB工艺制作，具有小型化的特性，适合在毫米波系统中大规模应用。利用介质集成波导作为传输线，同时在介质波导上层集成贴片天线，贴片阵列天线由所述辐射贴片组15、所述第一介质基板11、所述第一金属地板12、所述第二介质基板13以及所述馈电探针组16组成，所述辐射贴片组15、所述第一介质基板11、所述第一金属地板12和所述第二介质基板13形成天线辐射功能，所述馈电探针组16将介质集成波导和贴片阵列天线连接起来，形成一个完整系统，同事利用所述辐射贴片组15和所述馈电探针组16垂直堆叠结构大大提高了系统的集成度。

本实用新型一种介质集成波导传输的贴片阵列天线与现有技术相比，具有以下的技术效果：

本实用新型一种介质集成波导传输的贴片阵列天线通过利用介质集成波导作为天线系统传输线，降低了系统损耗，提高了能源利用率，提高了系统集成度，减小了系统体积，利用贴片阵列天线可以实现良好的波束形成，利用垂直堆叠结构和平面电路大大提高了系统的集成度，降低了系统成本。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种介质集成波导传输的贴片阵列天线，其特征在于，其包括第一介质基板、第一金属地板、第二介质基板、第二金属地板、辐射贴片组、馈电探针组和电磁屏蔽柱组；所述第一介质基板、所述第一金属地板、所述第二介质基板和所述第二金属地板从上到下依次设置；所述辐射贴片组设置在所述第一介质基板的上表面上；所述馈电探针组贯穿所述第一介质基板和所述第一金属地板且嵌入所述第二介质基板内，其每个馈电探针的一端与相对应的辐射贴片连接；所述电磁屏蔽柱组贯穿所述第一金属地板和所述第二介质基板且嵌入所述第二金属地板中，每一行的所述电磁屏蔽柱组设置在相对应的所述馈电探针组的侧边。

2.根据权利要求1所述的一种介质集成波导传输的贴片阵列天线，其特征在于，所述第一金属地板和所述第二金属地板的材质为铝或者铜。

3.根据权利要求1所述的一种介质集成波导传输的贴片阵列天线，其特征在于，所述辐射贴片组的各个辐射贴片与相对应的馈电探针组的馈电探针垂直连接。

4.根据权利要求1所述的一种介质集成波导传输的贴片阵列天线，其特征在于，所述辐射贴片组和所述馈电探针组为9列、4行，共36个天线单元的天线阵列。

5.根据权利要求1所述的一种介质集成波导传输的贴片阵列天线，其特征在于，所述辐射贴片组中两两相邻的辐射贴片的间距为工作频率波长的1/2波长。

6.根据权利要求1所述的一种介质集成波导传输的贴片阵列天线，其特征在于，所述辐射贴片组中每个辐射贴片的长度为工作频率波长的1/2波长。

7.根据权利要求1所述的一种介质集成波导传输的贴片阵列天线，其特征在于，同一行所述电磁屏蔽柱组中两两相邻的电磁屏蔽柱的间距为工作频率波长的1/4波长。