CN218334334U - 一种新型圆极化透镜天线装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种新型圆极化透镜天线装置，包括透镜和线极化馈源，所述透镜由若干宽度、高度均不同的介质板单元组成，所述介质板单元由介质板与空气间隔组合形成，所述新型圆极化透镜天线装置还包括设置在所述透镜和所述线极化馈源之间的支架，所述支架用于固定所述透镜与所述线极化馈源的相对位置，所述透镜与所述线极化馈源的相对位置为所述线极化馈源设置在距离所述透镜底端长度为g的位置，其中，所述支架带有4个固定孔和凹槽，所述凹槽用于配合所述透镜嵌入固定，所述线极化馈源同样带有4个与所述支架固定孔配合的孔。本实用新型的新型圆极化透镜天线装置具有较好的阻抗匹配、较宽的圆极化带宽以及较高的天线增益。
Description
技术领域
本实用新型涉及天线技术领域，尤其涉及一种新型圆极化透镜天线装置。
背景技术
毫米波波段不仅能够满足5G的需要，另外还拥有着极为宽阔的频谱资源，而且还具有着更小的元件尺寸，更窄的波束，更高的传输质量，以及抗干扰性强，对沙尘烟雾穿透能力强等优点。但是由于波长短，不仅信号会有更强的路径损耗，而且当毫米波信号遇到阻塞时无法通过衍射建立链路。这些都需要一个高增益的天线来解决，而高增益带来的缺点就是小覆盖范围，而这个问题就需要多波束或者波束扫描来解决。
介质圆极化透镜天线将透镜天线和圆极化天线集成在一起，不仅能使天线具有高增益特性，而且带宽宽，以及兼具了圆极化天线低交叉极化，多径干扰小，隔离特性高，接收容易等的优点。并且，介质天线具有高带宽，低频率敏感度的优点，设计出的天线将会拥有优良的性能。因此介质圆极化天线很适合用于毫米波通信，适合用于小型毫米波基站。
现有技术中，基于基片集成波导的口径耦合型圆极化电磁偶极子天线，底部的基片集成波导SIW以缝隙耦合的形式对上层天线结构进行馈电，天线阻抗轴比带宽达到了25.9％，覆盖频率范围52.4至68GHz；差分平面口径天线，由共面波导CPW进行差分馈电，该结构采用了行波工作模式，扩展了圆极化带宽，该结构实测阻抗轴比综合带宽达到了17.9％，覆盖频率范围56.5至67.5GHz；行波类螺旋天线，由底部的基片集成波导进行馈电，通过缝隙耦合的方式将能量耦合至天线，电流以行波的方式分布于螺旋贴片线上，通过合理的优化螺旋尺寸即可获得圆极化特性，该结构阻抗轴比综合带宽达到了35.7％，覆盖频率范围31至44.5GHz；腔体背射天线，天线通过在腔体表面开交叉的缝隙激励起x与y方向的电场，并利用椭圆形腔达成圆极化相位差条件，该结构实测阻抗轴比综合带宽达到了10.8％，覆盖频率范围56.9至63.4GHz；介质极化器，底部由标准的波导馈电，波导口倾斜45°用于产生辐射方向正交、幅度相同的电场，间隔分布的介质和空气平板使得两正交方向等效介电常数不同，从而带来90°相位差，该结构实测阻抗轴比综合带宽达到了27％，覆盖频率范围51至67GHz，此结构适用于中短距离定向回传应用；互补型天线，天线由基片集成波导馈电，加入了对称的矩形缝隙，通过终端开路的共面集成波导以及缝隙带来正交分量，而相位差则由电偶极子与磁偶极子激励相位不同产生，该天线阻抗轴比带宽可达51.4％，覆盖频率范围20.2至39.3GHz，但有着较低的增益。
综上所述，目前己提出的基于毫米波低损耗传输线的端射圆极化天线种类少、应用局限性大，限制了多样化毫米波通信系统的发展。而透镜天线受限于笨重的体型，在之前很少应用。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种新型圆极化透镜天线装置，用于优化天线的阻抗匹配、圆极化带宽以及天线增益。
为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种新型圆极化透镜天线装置，包括透镜和线极化馈源，所述透镜由若干宽度、高度均不同的介质板单元组成，所述介质板单元由介质板与空气间隔组合形成，所述新型圆极化透镜天线装置还包括设置在所述透镜和所述线极化馈源之间的支架，所述支架用于固定所述透镜与所述线极化馈源的相对位置，所述透镜与所述线极化馈源的相对位置为所述线极化馈源设置在距离所述透镜底端长度为g的位置，其中，所述支架带有4个固定孔和凹槽，所述凹槽用于配合所述透镜嵌入固定，所述线极化馈源同样带有4个与所述支架固定孔配合的孔。
在一些实施方式中，所述透镜与波端口设置为相对45度。
在一些实施方式中，所述线极化馈源的中心频率为60GHz。
在一些实施方式中，所述介质板材料为光敏树脂RGD835。
在一些实施方式中，所述线极化馈源通过一个WR15波导口实现。
在一些实施方式中，所述线极化馈源设置在距离所述透镜底端长度g为2mm。
在一些实施方式中，所述透镜中介质板单元最大高度为16mm，所述透镜整体宽度为17.35mm，所述透镜长度为20mm。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的新型圆极化透镜天线装置具有较好的阻抗匹配，天线装置从45GHz到100GHz拥有75.9％的宽阻抗带宽(s11＜10dB)，具有极宽的圆极化带宽，带宽为从45GHz到98GHz的68.5％，天线增益的最大值为21.6dBic。
附图说明
图1为本实用新型实施例的新型圆极化透镜天线装置整体结构示意图；
图2为本实用新型实施例的新型圆极化透镜天线装置的正视图；
图3为本实用新型实施例的新型圆极化透镜天线装置的俯视图；
图4为本实用新型实施例中新型圆极化透镜天线装置的反射系数随着频率的变化示意图；
图5为本实用新型实施例中新型圆极化透镜天线装置的轴比随着频率的变化示意图；
图6为本实用新型实施例中新型圆极化透镜天线装置的增益随着频率的变化示意图。
其中附图标记说明：1、透镜，2、支架，3、线极化馈源，4、固定孔，5、凹槽，6、孔，7、介质板，8、空气。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
参见图1、图2、图3，本实施例的新型圆极化透镜天线装置，具体地，该新型圆极化透镜天线装置包括透镜1和线极化馈源3，所述透镜由若干宽度、高度均不同的介质板单元(图中未示出)组成，所述介质板单元由介质板7与空气8间隔组合形成，所述透镜1整体呈椭球状，即介质板7是椭球面透镜的离散化结果，根据介质板7的高度不同，其宽度也不同。优选地，离散球面透镜的球面半径可以为10mm。
所述新型圆极化透镜天线装置还包括设置在所述透镜1和所述线极化馈源3之间的支架2，所述支架2用于固定所述透镜1与所述线极化馈源3的相对位置，所述透镜1与所述线极化馈源3的相对位置为所述线极化馈源3设置在距离所述透镜1底端长度为g的位置，其中，所述支架2带有4个固定孔4和凹槽5，所述凹槽5用于配合所述透镜1嵌入固定，所述线极化馈源3同样带有4个与所述支架固定孔配合的孔6。
参见图1所示，在透镜1下距离透镜1底端为g的位置放置一个线极化馈源3，大小根据所需工作频段而不同，优选地，所述线极化馈源3的中心频率为60GHz，故规格为3.3mm*2mm，目的是与透镜1有更好的阻抗匹配。
在优选实施方式中，为了产生圆极化波需要的两个幅度大小相同的正交分量，波端口与透镜1相对45°放置。
具体实现过程得益于3D打印机的进步，制造天线原型目前非常方便且便宜，其中所述介质板7材料为3D光敏树脂RGD835，介电常数为2.9，损耗正切角为0.01。
在优选实施方式中，所述线极化馈源3通过一个WR15波导口实现。
在优选实施方式中，固定孔4为螺丝孔，相应的孔6与螺丝孔配合，使用4个英制UNC2B 4-40尼龙螺丝将支架2与线极化馈源3固定。
在优选实施方式中，根据需要可以改变线极化馈源3的极化方向，即将馈源3旋转90°，即可改变生成圆极化波的极化方向。
参见图1、图2、图3，在优选实施方式中，所述线极化馈源设置在距离所述透镜底端长度g为2mm。所述透镜中介质板单元最大高度hmax为16mm，所述透镜整体宽度dmax为17.35mm，所述透镜整体长度wmax为20mm。
图4展示了上述优选实施例中新型圆极化透镜天线装置的反射系数随着频率的变化示意图；图5展示了上述优选实施例中新型圆极化透镜天线装置的轴比随着频率的变化示意图；如图6展示了上述优选实施例中新型圆极化透镜天线装置的增益随着频率的变化示意图。
综上所述，本实用新型提供的一种新型圆极化透镜天线装置，其有益效果是：该新型圆极化透镜天线装置具有较好的阻抗匹配，天线装置从45GHz到100GHz拥有75.9％的宽阻抗带宽(s11＜10dB)，具有极宽的圆极化带宽，带宽为从45GHz到98GHz的68.5％，天线增益的最大值为21.6dBic。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种新型圆极化透镜天线装置，包括透镜和线极化馈源，其特征在于，所述透镜由若干宽度、高度均不同的介质板单元组成，所述介质板单元由介质板与空气间隔组合形成，所述新型圆极化透镜天线装置还包括设置在所述透镜和所述线极化馈源之间的支架，所述支架用于固定所述透镜与所述线极化馈源的相对位置，所述透镜与所述线极化馈源的相对位置为所述线极化馈源设置在距离所述透镜底端长度为g的位置，其中，所述支架带有4个固定孔和凹槽，所述凹槽用于配合所述透镜嵌入固定，所述线极化馈源同样带有4个与所述支架固定孔配合的孔。
2.根据权利要求1所述的一种新型圆极化透镜天线装置，其特征在于，所述透镜与波端口设置为相对45度。
3.根据权利要求1所述的一种新型圆极化透镜天线装置，其特征在于，所述线极化馈源的中心频率为60GHz。
4.根据权利要求1所述的一种新型圆极化透镜天线装置，其特征在于，所述介质板材料为光敏树脂RGD835。
5.根据权利要求1所述的一种新型圆极化透镜天线装置，其特征在于，所述线极化馈源为一个WR15波导口。
6.根据权利要求1所述的一种新型圆极化透镜天线装置，其特征在于，所述线极化馈源设置在距离所述透镜底端长度g为2mm。
7.根据权利要求1所述的一种新型圆极化透镜天线装置，其特征在于，所述透镜中介质板单元最大高度为16mm，所述透镜整体宽度为17.35mm，所述透镜整体长度为20mm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202222498512.8U CN218334334U (zh) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | 一种新型圆极化透镜天线装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202222498512.8U CN218334334U (zh) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | 一种新型圆极化透镜天线装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN218334334U true CN218334334U (zh) | 2023-01-17 |
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Family Applications (1)
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| CN202222498512.8U Active CN218334334U (zh) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | 一种新型圆极化透镜天线装置 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN218334334U (zh) |
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2022
- 2022-09-21 CN CN202222498512.8U patent/CN218334334U/zh active Active
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