一种毫米波双极化缝隙天线阵列制造技术

本发明专利技术实施例提供了一种毫米波双极化缝隙天线阵列，包括：依次层叠设置的天线单元层、第一馈电网络层以及第二馈电网络层；其中，天线单元层包括第一预设数量个第一缝隙天线元件，第一缝隙天线元件为：四个窄边边缘上呈半圆形的十字形缝隙天线元件；第二馈电网络层通过第三缝隙天线元件将产生的第二电磁波均匀等相位的耦合至第一馈电网络层；第一馈电网络层，用于产生与第二电磁波方向垂直的第一电磁波，并通过第二缝隙天线元件将双极化电磁波均匀等相位的耦合至天线单元层，天线单元层，用于通过第一缝隙天线元件将双极化电磁波辐射至自由空间。应用本发明专利技术实施例，提高了天线阵列的工作带宽。

Millimeter wave double polarization slot antenna array

Embodiment of the invention comprises a millimeter wave dual polarized slot antenna array, are provided which are sequentially overlapped antenna unit layer, a first feed network layer and the second layer feed network; wherein, the antenna unit includes a first layer of a first predetermined number of antenna elements, the first slot antenna components for: four narrow edge is cross shaped slot antenna element semicircular; second electromagnetic wave second feed network layer through the third slot antenna element will produce uniform phase feed network coupled to the first layer; the first feed network layer, is used to generate second perpendicular to the direction of the electromagnetic wave of the first wave, coupled to the antenna unit layer and through second slot antenna element the dual polarized electromagnetic wave with uniform phase, the antenna unit layer through the first slot antenna element for dual polarized electromagnetic wave radiation to self From space. With the embodiment of the invention, the operating bandwidth of the antenna array is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波双极化缝隙天线阵列
本专利技术涉及无线通信终端的天线
，特别是涉及一种毫米波双极化缝隙天线阵列。
技术介绍
随着多媒体技术及网络技术的迅速发展,无线通信对带宽的需求也快速增加。传统低频无线频谱资源也逐渐趋于饱和，尽管采用高阶调制或多址技术可以扩大通信系统的容量、提高频谱利用率,但是对带宽的改善很有限。为了进一步满足通信终端对带宽的需求,实现高速宽带无线通信,势必需要开发新的无线频谱资源。近年来，对于在毫米波波段工作的平面天线阵列的研究已经吸引了越来越多的关注，毫米波由于其频谱资源丰富,波长短,干扰小,能够实现高速带宽下的数据交换,可有效地解决无线接入中所面临的诸多问题,因此具有高增益的毫米波天线阵列对于高灵敏度的前端设备实现高速无线通信至关重要，其在宽带无线通信中有着广泛的应用前景。近期起草的5G标准中，进一步要求天线实现多入多出(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)的功能，以满足同时服务于多个用户的需求。双极化天线阵列可以用两个正交偏振同时服务两个用户，因此是实现MIMO功能的最简单的方式。目前已有的毫米波双极化天线阵列，可实现高隔离度，且具有良好的交叉极化特性，虽然该天线阵列可以同时服务两个用户，但是由于该天线阵列的天线单元层所使用缝隙天线元件的缝隙形状均为直线形，使得电磁波到缝隙的长度固定，导致其工作带宽较窄。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种毫米波双极化缝隙天线阵列，以提高天线阵列的工作带宽。具体技术方案如下：一种毫米波双极化缝隙天线阵列，包括：依次层叠设置的天线单元层、第一馈电网络层以及第二馈电网络层；其中，所述天线单元层包括第一预设数量个第一缝隙天线元件，所述第一缝隙天线元件为：四个窄边边缘上呈半圆形的十字形缝隙天线元件；所述第一馈电网络层的第一表面设置有第二缝隙天线元件，其中，所述第一表面为：所述第一馈电网络层靠近所述天线单元层的表面；所述第二馈电网络层的第二表面设置有第三缝隙天线元件，其中，所述第二表面为：所述第二馈电网络层靠近所述第一馈电网络层的表面；所述第二馈电网络层，用于产生第二电磁波，并通过所述第三缝隙天线元件将所述第二电磁波均匀等相位的耦合至所述第一馈电网络层；所述第一馈电网络层，用于产生与所述第二电磁波方向垂直的第一电磁波，并通过所述第二缝隙天线元件将双极化电磁波均匀等相位的耦合至所述天线单元层，所述双极化电磁波为：所述第一电磁波和第二电磁波形成的电磁波；所述天线单元层，用于通过所述第一缝隙天线元件将所述双极化电磁波辐射至自由空间。可选的，所述天线单元层包括：依次层叠设置的第一金属层、第一介质基板和第二金属层，其中，所述第一金属层叠加设置于所述第一介质基板远离所述第一馈电网络层的一侧，所述第二金属层与所述第一金属层相对，叠加设置于所述第一介质基板靠近所述第一馈电网络层的一侧，所述第一预设数量个第一缝隙天线元件位于所述第一金属层上，所述第二金属层上设置有第二预设数量个第四缝隙天线元件；所述第一馈电网络层包括：依次层叠设置的第三金属层、第二介质基板和第四金属层，其中，所述第三金属层叠加设置于所述第二介质基板靠近所述天线单元层的一侧，所述第四金属层与所述第三金属层相对，叠加设置于远离所述天线单元层的一侧，所述第三金属层上设置有所述第二预设数量个所述第二缝隙天线，所述第四金属层上设置有所述第二预设数量个第五缝隙天线元件；所述第二馈电网络层包括：依次层叠设置的第五金属层、第三介质基板和第六金属层，其中，所述第五金属层叠加设置于所述第三介质基板靠近所述第一馈电网络层的一侧，所述第六金属层与所述第五金属层相对，叠加设置于远离所述第一馈电网络层的一侧，所述第五金属层上设置有所述第二预设数量个所述第三缝隙天线元件；所述第三缝隙天线元件，用于将所述第二电磁波耦合至所述第五缝隙天线元件；所述第二缝隙天线元件，用于将所述双极化电磁波耦合至所述第四缝隙天线元件。可选的，所述第一馈电网络层，还包括：第一功分器、第一波导端口和第一转换器，其中，所述第一功分器和第一转换器分别设置于所述第二介质基板上，所述第一波导端口设置于所述第二介质基板的边缘；所述第一转换器与所述第一波导端口连接，用于将经由所述第一波导端口进入的第一入射波转换成第一电磁波；所述第一功分器，用于将所述第一电磁波均匀等相位的馈到每个所述第二缝隙天线元件；所述第二馈电网络层，还包括：第二功分器、第二波导端口和第二转换器，其中，所述第二功分器和第二转换器分别设置于所述第三介质基板上，所述第二波导端口设置于所述第三介质基板的边缘；所述第二转换器与所述第二波导端口连接，用于将经由所述第二波导端口进入的第二入射波转换成与所述第一电磁波方向垂直的第二电磁波；所述第二功分器，用于将所述第二电磁波均匀等相位的馈到每个所述第三缝隙天线元件。可选的，所述天线单元层为：由所述第二预设数量个天线元件子阵组成的天线阵列，其中，每个所述天线元件子阵由第三预设数量个所述第一缝隙天线元件组成；所述第二缝隙天线元件与所述第四缝隙天线元件一一对应，每个所述第二缝隙天线元件的中心与该第二缝隙天线元件对应的第四缝隙天线元件的中心形成的直线垂直于所述第二介质基板所在平面；所述第四缝隙天线元件与所述天线元件子阵一一对应，每个所述第四缝隙天线元件的中心与该第四缝隙天线元件对应的天线元件子阵的中心形成的直线垂直于所述第一介质基板所在的平面；所述第三缝隙天线元件与所述第五缝隙天线元件一一对应，每个所述第三缝隙天线元件的中心与该第三缝隙天线元件对应的第五缝隙天线元件的中心形成的直线垂直于所述第二介质基板所在平面；所述第五缝隙天线元件与所述第二缝隙天线元件一一对应，每个所述第五缝隙天线元件的中心与该第五缝隙天线元件对应的第二缝隙天线元件的中心形成的直线垂直于所述第二介质基板所在的平面。可选的，所述第二缝隙天线元件与所述第四缝隙天线元件均为十字形缝隙天线元件，所述第三缝隙天线元件与所述第五缝隙天线元件均为竖条形缝隙天线元件。可选的，所述第一功分器，用于输出等幅度、等相位的电磁波；所述第一功分器包括：H型功分器、T型功分器以及同相T型功分器，所述T型功分器的输入端与所述第一波导端口正对；所述T型功分器，用于通过其输出端将所述第一电磁波输入至所述同相T型功分器的输入端；所述同相T型功分器，用于通过其输出端将所述第一电磁波输入至所述H型功分器的输入端。可选的，所述H型功分器为一输入四输出的功分器，包括三个子功分器；所述T型功分器为一输入两输出的功分器，包括一个所述子功分器；所述同相T型功分器为一输入两输出的功分器，包括一个所述子功分器以及位于所述子功分器长臂侧的预设数量个金属化孔洞。可选的，所述子功分器由圆柱形金属化孔洞组成。可选的，所述第一电磁波与所述第二电磁波均满足TE10模的单模传输条件。可选的，所述天线阵列中的所有介质层的材料均为聚四氟乙烯板材。可见，应用本专利技术实施例提供的技术方案，由于天线单元层使用的缝隙天线元件的缝隙形状均为：四个窄边边缘上呈半圆形的十字形缝隙天线元件，使得电磁波到缝隙的长度变化，从而提高了天线阵列的工作带宽。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种毫米波双极化缝隙天线阵列，其特征在于，包括：依次层叠设置的天线单元层、第一馈电网络层以及第二馈电网络层；其中，所述天线单元层包括第一预设数量个第一缝隙天线元件，所述第一缝隙天线元件为：四个窄边边缘上呈半圆形的十字形缝隙天线元件；所述第一馈电网络层的第一表面设置有第二缝隙天线元件，其中，所述第一表面为：所述第一馈电网络层靠近所述天线单元层的表面；所述第二馈电网络层的第二表面设置有第三缝隙天线元件，其中，所述第二表面为：所述第二馈电网络层靠近所述第一馈电网络层的表面；所述第二馈电网络层，用于产生第二电磁波，并通过所述第三缝隙天线元件将所述第二电磁波均匀等相位的耦合至所述第一馈电网络层；所述第一馈电网络层，用于产生与所述第二电磁波方向垂直的第一电磁波，并通过所述第二缝隙天线元件将双极化电磁波均匀等相位的耦合至所述天线单元层，所述双极化电磁波为：所述第一电磁波和第二电磁波形成的电磁波；所述天线单元层，用于通过所述第一缝隙天线元件将所述双极化电磁波辐射至自由空间。

【技术特征摘要】
1.一种毫米波双极化缝隙天线阵列，其特征在于，包括：依次层叠设置的天线单元层、第一馈电网络层以及第二馈电网络层；其中，所述天线单元层包括第一预设数量个第一缝隙天线元件，所述第一缝隙天线元件为：四个窄边边缘上呈半圆形的十字形缝隙天线元件；所述第一馈电网络层的第一表面设置有第二缝隙天线元件，其中，所述第一表面为：所述第一馈电网络层靠近所述天线单元层的表面；所述第二馈电网络层的第二表面设置有第三缝隙天线元件，其中，所述第二表面为：所述第二馈电网络层靠近所述第一馈电网络层的表面；所述第二馈电网络层，用于产生第二电磁波，并通过所述第三缝隙天线元件将所述第二电磁波均匀等相位的耦合至所述第一馈电网络层；所述第一馈电网络层，用于产生与所述第二电磁波方向垂直的第一电磁波，并通过所述第二缝隙天线元件将双极化电磁波均匀等相位的耦合至所述天线单元层，所述双极化电磁波为：所述第一电磁波和第二电磁波形成的电磁波；所述天线单元层，用于通过所述第一缝隙天线元件将所述双极化电磁波辐射至自由空间。2.根据权利要求1所述的天线阵列，其特征在于，所述天线单元层包括：依次层叠设置的第一金属层、第一介质基板和第二金属层，其中，所述第一金属层叠加设置于所述第一介质基板远离所述第一馈电网络层的一侧，所述第二金属层与所述第一金属层相对，叠加设置于所述第一介质基板靠近所述第一馈电网络层的一侧，所述第一预设数量个第一缝隙天线元件位于所述第一金属层上，所述第二金属层上设置有第二预设数量个第四缝隙天线元件；所述第一馈电网络层包括：依次层叠设置的第三金属层、第二介质基板和第四金属层，其中，所述第三金属层叠加设置于所述第二介质基板靠近所述天线单元层的一侧，所述第四金属层与所述第三金属层相对，叠加设置于远离所述天线单元层的一侧，所述第三金属层上设置有所述第二预设数量个所述第二缝隙天线，所述第四金属层上设置有所述第二预设数量个第五缝隙天线元件；所述第二馈电网络层包括：依次层叠设置的第五金属层、第三介质基板和第六金属层，其中，所述第五金属层叠加设置于所述第三介质基板靠近所述第一馈电网络层的一侧，所述第六金属层与所述第五金属层相对，叠加设置于远离所述第一馈电网络层的一侧，所述第五金属层上设置有所述第二预设数量个所述第三缝隙天线元件；所述第三缝隙天线元件，用于将所述第二电磁波耦合至所述第五缝隙天线元件；所述第二缝隙天线元件，用于将所述双极化电磁波耦合至所述第四缝隙天线元件。3.根据权利要求2所述的天线阵列，其特征在于，所述第一馈电网络层，还包括：第一功分器、第一波导端口和第一转换器，其中，所述第一功分器和第一转换器分别设置于所述第二介质基板上，所述第一波导端口设置于所述第二介质基板的边缘；所述第一转换器与所述第一波导端口连接，用于将经由所述第一波导端口进入的第一入射波转换成第一电磁波；所述第一功分器，用于将所述第一电磁波均匀等相...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈智娇，申长安，亓丽梅，刘小明，姚远，俞俊生，陈晓东，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11