CN221080357U - 一种小型宽带双极化天线 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种小型宽带双极化天线，包括A基板和B基板，在A基板前面通过蚀刻形成中间带有一半开口的铜箔辐射面，在A基板背面通过蚀刻形成带有扇形开路端微带线；在B基板前面通过蚀刻形成中间开口的两片铜箔辐射面，在B基板背面通过蚀刻形成带有扇形开路端微带线，A基板和B基板在带有呈锥形圆弧边的铜箔辐射面间隔水平设置多个切断槽口，且在槽口中间不同位置添加电阻元件，用以降低低频段驻波及减小高次模的影响，使得天线方向图无凹坑，将连接为一体的B基板与A基板固定在天线基座上，B基板与A基板的微带线分别连接天线基座设置的两个同轴线连接器的同心轴芯，两个同轴线连接器的外壳连接天线基座金属板形成宽带双极化天线。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种小型宽带双极化天线，应用于5G终端产品测试测量系统中。
背景技术
天线是测试测量系统重要组成部分，具有发射和接收电磁波的功能。现有的市面上应用于EMI测试中，已有快速测量方案，主要采用多层印制板将天线与有源电路集成的方法，测量精度及分辨率跟探头数量直接相关，为了实现宽带测量及较高分辨率，天线需要小型化，所以天线采用磁场探头的形式，通过信号线对地短路的形式实现，由于短路，天线不能测量远场能量，仅靠近场测量的方式，将被测件辐射的微弱能量接收并做数据处理。由于多层印制板形式，对于被测件只能平方在探头板正面，而目前5G产品形态各异，内部电路排列也非平面形式，仅通过平面测量，极难找到辐射泄漏点。另外现有的市面上应用于5G产品杂散测试中，采用多个宽带全向及定向天线，在距离被测件四分之一波长以外进行0°和90°排列的方式接收产品远场辐射特性，目的是尽可能将被测件辐射信息接收完全，但宽带全向及定向天线的尺寸过大，导致暗箱空间尺寸的增加，且由于采用全向天线，天线增益较低，常会导致测量数据不满足接收机灵敏度要求，解析不出想要信息。此外，目前市面上多探头近场测试系统中使用的天线就是vivaldi双极化天线，暗室的尺寸和vivaldi天线尺寸跟测试的频段有直接关系，覆盖低频且小尺寸的vivaldi天线使得暗室尺寸减小成为可能。同时，目前市面上相控阵天线多为窄带，要实现宽带相控阵，需要极大缩小天线尺寸，一般采用紧耦合阵的方式进行设计，但是紧耦合阵有天线阵低频效率低的缺点。而小型化vivaldi在体积减小的情况下，也能保证单元天线高效率，则整体相控阵在低频段就会有较优的辐射特性，减小后段TR及功放的压力。目前随着5G产品爆发式增长，迫切需要小型化高性能天线。
发明内容
本实用新型的目的在于提出一种小型宽带双极化天线，采用双极化vivaldi函数曲线天线结构，在辐射处增加电阻，解决了现有测试系统天线性能与尺寸不能同时满足的缺点。
为了实现上述目的，本实用新型的方案是：
一种小型宽带双极化天线，包括两块方形PCB覆铜基板，分别为A基板和B基板，在A基板前面通过蚀刻形成中间带有一半开口的铜箔辐射面，一半开口两测向上呈锥形圆弧边，在A基板背面通过蚀刻形成有扇形开路端微带线；在B基板前面通过蚀刻形成中间开口的两片铜箔辐射面，两片铜箔辐射面开口侧中间向上呈锥形圆弧边，在B基板背面通过蚀刻形成有扇形开路端微带线，A基板和B基板在带有呈锥形圆弧边的铜箔辐射面间隔水平设置多个切断槽口，在切断槽口两侧铜箔辐射面之间不同位置连接有电阻，用以降低低频段驻波及减小高次模的影响，A基板和B基板前面对应背面微带线的扇形开路端设置有圆形槽；所述A基板一半开口两测向上呈锥形圆弧边之间设置有上插槽口，所述B基板反射天线开口侧中间向下设置有下插槽口，所述B基板下插槽口插入所述A基板上插槽口直至A基板底边、将B基板与A基板呈十字交叉连接为一体；将连接为一体的B基板与A基板固定在天线基座上，B基板与A基板的微带线分别连接天线基座设置的两个同轴线连接器的同心轴芯，两个同轴线连接器的外壳连接天线基座金属板形成宽带双极化天线。
方案进一步是：在B基板与A基板的外侧罩有防尘帽，防尘帽罩住B基板与A基板与天线基座连接固定。
方案进一步是：罩住后的双极化天线尺寸为30X30X39mm。
方案进一步是：所述电阻是27欧姆贴片电阻。
方案进一步是：所述间隔水平设置切断槽口有三个，切断槽口的宽度为1mm。
方案进一步是：A基板和B基板铜箔辐射面在所述多个切断槽口的下面再设置一个栅栏槽口，用来进一步降低低频段驻波。
方案进一步是：在A基板微带线的扇形开路端扇形过度区域处，增加两个竖条状贴片，用于在辐射段转换处束缚能量
本实用新型与现有技术的对比其优点是：采用双极化vivaldi函数曲线天线结构，在辐射处增加电阻，尾部底座采用阶梯槽的形式，使得天线覆盖2-8GHz，驻波全频段小于2，端口隔离度大于22dB，尺寸仅为30X30X39mm，远小于普通vivaldi天线，体积仅为其百分之7，且辐射效率不低于30％，增益范围-2dBi~7dBi。具有良好特性的定向天线。解决现有测试系统天线性能与尺寸不能同时满足的缺点。
下面结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。
附图说明
图1是本实用新型装配分解结构示意图；
图2是本实用新型A、B基板装配后另一视角示意图；
图3是本实用新型装配后的整体结构示意图；
图4是本实用新型A基板前面、背面结构示意图；
图5是本实用新型B基板前面、背面结构示意图。
具体实施方式
一种小型宽带双极化天线，如图1至图4所示，所述宽带双极化天线包括两块方形PCB覆铜基板，分别为A基板1和B基板2，在A基板前面通过蚀刻形成中间带有一半开口101的铜箔辐射面102，一半开口两测向上呈锥形圆弧边103形成vivaldi天线结构，在A基板背面通过蚀刻形成带有扇形开路端104的微带线105；在B基板前面通过蚀刻形成中间开口201的两片铜箔辐射面202，两片铜箔辐射面开口侧中间向上呈锥形圆弧边203，在B基板背面通过蚀刻形成带有扇形开路端204的微带线205，A基板和B基板在带有呈锥形圆弧边的铜箔辐射面间隔水平设置多个切断槽口106、206，在切断槽口两侧铜箔辐射面之间不同位置连接有电阻107、207用以降低低频段驻波及减小高次模的影响，电阻107、207是27欧姆贴片电阻；A基板和B基板前面对应背面微带线的扇形开路端设置有圆形槽108、208；所述A基板一半开口两测向上呈锥形圆弧边之间设置有上插槽口109，所述B基板反射天线开口侧中间向下设置有下插槽口209，所述B基板下插槽口插入所述A基板上插槽口直至A基板底边夹住A基板、将B基板与A基板呈十字交叉连接为一体；将连接为一体的B基板与A基板固定在天线基座3上，B基板与A基板的微带线分别连接天线基座设置的两个同轴线连接器4和5的同心轴芯，图中示意出了B基板的微带线205连接到了同轴线连接器5的同心轴芯501，两个同轴线连接器的外壳连接天线基座金属板形成宽带双极化天线。
实施例中：在B基板与A基板的外侧罩有防尘帽6，防尘帽罩6住B基板与A基板与天线基座3连接固定。
作为小型化，本实施例罩住后的双极化天线尺寸可以做到30X30X39mm。
实施例中：所述间隔水平设置切断槽口有三个，切断槽口的宽度为1mm。其中，A基板和B基板铜箔辐射面在所述多个切断槽口的下面再设置一个栅栏槽口110和210，用来进一步降低低频段驻波。
本实施例天线工作时，输入的电磁电流通过扇形开路微带线转圆形槽108的槽线进行传输，在圆弧边渐变曲线处逐渐辐射信号，要想辐射2GHz信号，则vivaldi天线（维瓦尔第天线或锥形槽天线）开口尺寸为低频截止频率对应波长的1.3倍，需要不小于118.67mm。本实施例采用在辐射开口端增加贴片电阻的方式，进行体积的缩小，电阻数量及位置对高次模抑制具有较大影响，电阻的大小影响最低频率覆盖范围且同时影响电路的匹配，由于产品体积极小，采用0402封装的电阻使得开槽缝隙减小为1mm，更有利于抑制高次模，使得方向图无凹坑，最终选用12个27欧姆贴片电阻，具体位置的确认需配合天线辐射表面电流进行放置，同时观察各频段方向图变化及天线驻波比大小，综合评估方可确认。在辐射贴片开一个栅栏槽110和210来进一步降低低频段驻波。槽线转微带处采用扇形的方式，在A基板微带线的扇形开路端扇形过度区域处，增加两个竖条状贴片1111，目的是将转换处能量尽量束缚在辐射段，这样更加利于提高双端口隔离度。而在B基板微带扇形过度区域处则没有此添加，以免增强耦合减少隔离度。由于天线为双极化形式，具有两块印制板，天线采用印制板对插的形式，则电路上需要两种极化有错位电路才能不发生两极化天线短接情况，这将导致圆形槽线末尾处距离底座有不同距离，使得金属反射板对于双极化辐射的电磁波具有不同的反射情况，对于宽带vivaldi最终将导致两个极化在各频段具有不同增益，且容易产生方向图凹坑。采用t型阶梯柱k的形式，对于一个极化圆形槽线中心l距离与t型金属阶梯柱m第一阶梯距离，和另外一个极化圆形槽线中心n距离与t型金属阶梯柱第二阶梯o距离，两距离相同均为9mm，这样改善了天线边缘条件，使得两个极化同频段增益一致性小于0.5dB，在天线基座3上采用金属凸台7固定天线印制板，利于装配。其中的辐射段采用函数曲线公式，经过优化为：y=1.18e0.2x-0.38。经过产品实际测试及试验，测试数据符合仿真结果，天线覆盖2-8GHz，驻波全频段小于2，端口隔离度大于22dB，尺寸仅为30X30X39mm，远小于普通vivaldi天线，体积仅为其百分之7，且辐射效率不低于30％，增益范围-2dBi~7dBi。具有良好特性的定向天线。解决现有测试系统天线性能与尺寸不能同时满足的缺点。
Claims (7)
1.一种小型宽带双极化天线，包括两块方形PCB覆铜基板，分别为A基板和B基板，其特征在于，在A基板前面通过蚀刻形成中间带有一半开口的铜箔辐射面，一半开口两测向上呈锥形圆弧边，在A基板背面通过蚀刻形成有扇形开路端微带线；在B基板前面通过蚀刻形成中间开口的两片铜箔辐射面，两片铜箔辐射面开口侧中间向上呈锥形圆弧边，在B基板背面通过蚀刻形成有扇形开路端微带线，A基板和B基板在带有呈锥形圆弧边的铜箔辐射面间隔水平设置多个切断槽口，在切断槽口两侧铜箔辐射面之间不同位置连接有电阻，用以降低低频段驻波及减小高次模的影响，A基板和B基板前面对应背面微带线的扇形开路端设置有圆形槽；所述A基板一半开口两测向上呈锥形圆弧边之间设置有上插槽口，所述B基板反射天线开口侧中间向下设置有下插槽口，所述B基板下插槽口插入所述A基板上插槽口直至A基板底边、将B基板与A基板呈十字交叉连接为一体；将连接为一体的B基板与A基板固定在天线基座上，B基板与A基板的微带线分别连接天线基座设置的两个同轴线连接器的同心轴芯，两个同轴线连接器的外壳连接天线基座金属板形成宽带双极化天线。
2.根据权利要求1所述的小型宽带双极化天线，其特征在于，在B基板与A基板的外侧罩有防尘帽，防尘帽罩住B基板与A基板与天线基座连接固定。
3.根据权利要求2所述的小型宽带双极化天线，其特征在于，罩住后的双极化天线尺寸为30X30X39mm。
4.根据权利要求1所述的小型宽带双极化天线，其特征在于，所述电阻是27欧姆贴片电阻。
5.根据权利要求1所述的小型宽带双极化天线，其特征在于，所述间隔水平设置切断槽口有三个，切断槽口的宽度为1mm。
6.根据权利要求1所述的小型宽带双极化天线，其特征在于，A基板和B基板铜箔辐射面在所述多个切断槽口的下面再设置一个栅栏槽口，用来进一步降低低频段驻波。
7.根据权利要求1所述的小型宽带双极化天线，其特征在于，在A基板微带线的扇形开路端扇形过度区域处，增加两个竖条状贴片，用于在辐射段转换处束缚能量。
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