一种毫米波三频三极化基片集成波导天线制造技术

技术编号:21144965 阅读:20 留言:0更新日期:2019-05-18 06:18
本发明专利技术涉及无线通信的天线技术领域,具体涉及一种毫米波三频三极化基片集成波导天线,包括包括基板、馈线、变换器、阻抗匹配电路、辐射器和底部地板,其特征在于,辐射器位于基板的正上方中心位置,馈线和辐射器之间设置有变换器和阻抗匹配电路;其中高频点和低频点的极化方式为圆极化,中频点为线极化;其具有三个频点独立可调、圆极化旋向独立可调等优势,并且其结构简单、低剖面、便于制作,适用于无线通信的天线技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波三频三极化基片集成波导天线
本专利技术涉及无线通信的天线
,具体涉及一种毫米波三频三极化基片集成波导(Substrateintegratedwaveguide,SIW)天线。
技术介绍
近年来,随着移动用户数量的急剧增长,通信系统在不断更新与扩容,对天线的设计提出越来越高的要求,一方面要求天线宽频化、多频化,以同时满足多个系统的通信要求;另一方面要求实现多系统共用减少天线的数量,以减小天线间的干扰并降低成本。目前,三频天线是基站天馈系统中常用的多系统天线之一,三频基站天线设计的核心问题就是如何优化天线的实现形式,包括辐射单元的设计以及反射边界的优化,使得天线结构紧凑、体积小、重量轻,同时具有优异的辐射性能及宽频带特性,以满足新的技术指标要求。毫米波对沙尘、烟雾等具有很强穿透能为,即它们能够几乎无衰减的在大雾和沙尘天气中传播。圆极化天线的抗云、雨干扰的能力,使它能够适合在不同的天气下工作。随着毫米波天线在通信领域内相关技术的不断发展,毫米波圆极化天线的研究在很多方面也越来越成熟。基片集成波导SIW是介于微带与介质填充波导之间的一种传输线,SIW兼顾传统波导和微带传输线的优点,可实现高性能微波毫米波平面电路。因此基于SIW的毫米波三频三极化天线具有广阔应用前景,是研究的一个热点。
技术实现思路
本专利技术提出一种毫米波三频三极化SIW天线,包括基板1、馈线5、变换器4、阻抗匹配电路3、辐射器2和底部地板,其特征在于,所述基板1包括上层金属表面11、中间介质层12和下层金属底面13,在基板1上按照从上至下的顺序分别设置有辐射器2、阻抗匹配电路3、变换器4和馈线5,其中辐射器2与阻抗匹配电路3连接,阻抗匹配电路3与变换器4连接,变换器4与馈线5连接,且辐射器2、阻抗匹配电路3、变换器4和馈线5周围设置有过孔。进一步的,中间介质层12的厚度为:0.254mm或0.508mm,上层金属表面11和下层金属底面13淀积的铜厚为0.018mm或0.035mm。进一步的,过孔的直径为:0.3mm~0.8mm,过孔之间的距离为:0.6~1.6mm;辐射器2、阻抗匹配电路3、变换器4和馈线5周围设置过孔是本领域常用的技术手段,且辐射器2、阻抗匹配电路3、变换器4和馈线5上的过孔是构成上述器件的一部分,由于本领域对过孔尺寸的设置可能会影响天线性能,本实施例提出上述过孔的尺寸要求。进一步的,所述馈线5为接地共面波导馈线,其特性阻抗为50欧姆。进一步的,所述变换器4为共面波导与介质集成的波导变换器4,且变换器4长度为1.7mm~2.0mm。进一步的,所述的阻抗匹配电路3包括三对阻抗调节过孔,三对阻抗调节过孔宽度为2.4mm~3.5mm,且阻抗匹配电路3长度为10mm~13mm。进一步的,阻抗匹配电路3中的三对调节过孔相对于匹配电路起始点的距离分别为:3.3mm~4.5mm、7.3mm~8.3mm和10mm~11mm,其中阻抗匹配电路3的起始点为阻抗匹配电路3与变换器4的连接处。进一步的,所述辐射器2包括高频辐射器和中低频辐射器,基板1的上层金属表面11上设置有圆环缺口,高频辐射器为设置在圆环缺口外的波导辐射器,中低频辐射器为设置在圆环缺口中心的贴片辐射器,高频辐射器和低频辐射器通过设置在圆环缺口上的金属铜连接。进一步的,所述高频辐射器包括一对矩形缺口,该对矩形缺口以圆环缺口的圆心呈中心对称,高频辐射器的外圈半径为3.8mm~4.5mm、内圈半径为2.6mm~3.3mm;所述矩形缺口的宽度为0.4mm~0.9mm、深度为0.2mm~0.4mm,且矩形缺口与水平方向的夹角为-45度或+45度。进一步的,所述中低频辐射器包括一对矩形缺口,该对矩形缺口根据圆环缺口的圆心呈中心对称,中低频辐射器的形状为圆形,圆形半径为1.7mm~2.5mm;所述矩形缺口的宽度为0.4mm~0.8mm、深度为0.1mm~0.3mm;且矩形缺口与水平方向的夹角为:-45度或+45度。本专利技术提出一种毫米波三频三极化SIW天线,其中高频点和低频点的极化方式为圆极化,中频点为线极化;其具有三个频点独立可调、圆极化旋向独立可调等优势,并且其结构简单、低剖面、便于制作,适用于无线通信的天线
附图说明图1为本专利技术的三频三极化SIW天线的剖视图;图2为本专利技术的三频三极化SIW天线的俯视图;图3为本专利技术的三频三极化SIW天线的仰视图;图4为本专利技术的三频三极化SIW天线的输入端口反射系数曲线图;图5为本专利技术的三频三极化SIW天线的辐射最大方向的轴比曲线图;图6为本专利技术的三频三极化SIW天线在28GHz频率时的辐射方向图;图7为本专利技术的三频三极化SIW天线在33GHz频率时的辐射方向图;图8为本专利技术的三频三极化SIW天线在38GHz频率时的辐射方向图;其中,1、基板,11、上层金属表面,12、中间介质层,13、下层金属底面;2、辐射器;3、阻抗匹配电路;4、变换器;5、馈线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术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专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,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,都属于本专利技术保护的范围。如图1至图3所示,本专利技术提出一种毫米波三频三极化SIW天线包括基板1、馈线5、变换器4、阻抗匹配电路3、辐射器2和底部地板;如图1,所述基板包括上层金属表面11、中间介质层12和下层金属底面13;如图2,在基板1上按照从上至下的顺序分别设置有辐射器2、阻抗匹配电路3、变换器4和馈线5,其中辐射器2与阻抗匹配电路3连接,阻抗匹配电路3与变换器4连接,变换器4与馈线5连接,且环绕辐射器2、阻抗匹配电路3、变换器4和馈线5设置有过孔;该过孔可以为空心金属通孔,实心金属孔或者连续的金属化壁,过孔的形状可以为圆形或者方形,如图1,多个金属化过孔构成一个金属化过孔线阵,该金属化线阵为直线、曲线或者其他线段,本专利技术所述的辐射器2、阻抗匹配电路3、变换器4和馈线5设置有过孔,是指金属化过孔线阵位于阻抗匹配电路3、变换器4和馈线5的两侧、并包围辐射器2与阻抗匹配电路3的金属化过孔线阵连接。进一步的,中间介质层12的厚度为:0.254mm或0.508mm,上层金属表面11和下层金属底面13淀积的铜厚为0.018mm或0.035mm。进一步的,过孔的直径为:0.3mm~0.8mm,过孔之间的距离为:0.6~1.6mm;一般情况下过孔之间的距离小于等于工作波长的十分之一,本专利技术设置的过孔之间的距离可影响各个器件的工作截止频率。。进一步的,所述馈线5为接地共面波导馈线,其特性阻抗为50欧姆。进一步的,所述变换器4为共面波导与介质集成的波导变换器,且变换器4长度为1.7mm~2.0mm。进一步的,所述的阻抗匹配电路3包括三对阻抗调节过孔,三对阻抗调节过孔宽度为2.4mm~3.5mm,改变过孔宽度即各个频点的感抗值进行改变,所以调节过孔宽度可以对各频点的匹配结果进行调节;且阻抗匹配电路3长度为10mm~13mm;此处阻抗调节过孔宽度是指每对调节过孔之间的距离,阻抗调节过孔的直径与过孔直径一致,为0.3mm~0.8mm。进一步的,阻抗匹配电路3中的本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种毫米波三频三极化基片集成波导SIW天线,包括基板(1)、馈线(5)、变换器(4)、阻抗匹配电路(3)、辐射器(2)和底部地板,其特征在于,所述基板(1)从上往下依次包括上层金属表面(11)、中间介质层(12)和下层金属底面(13),在基板(1)顶面按照从上至下的顺序分别设置有辐射器(2)、阻抗匹配电路(3)、变换器(4)和馈线(5),其中辐射器(2)与阻抗匹配电路(3)连接,阻抗匹配电路(3)与变换器(4)连接,变换器(4)与馈线(5)连接,且辐射器(2)、阻抗匹配电路(3)、变换器(4)和馈线(5)周围均设置有过孔。

【技术特征摘要】
1.一种毫米波三频三极化基片集成波导SIW天线,包括基板(1)、馈线(5)、变换器(4)、阻抗匹配电路(3)、辐射器(2)和底部地板,其特征在于,所述基板(1)从上往下依次包括上层金属表面(11)、中间介质层(12)和下层金属底面(13),在基板(1)顶面按照从上至下的顺序分别设置有辐射器(2)、阻抗匹配电路(3)、变换器(4)和馈线(5),其中辐射器(2)与阻抗匹配电路(3)连接,阻抗匹配电路(3)与变换器(4)连接,变换器(4)与馈线(5)连接,且辐射器(2)、阻抗匹配电路(3)、变换器(4)和馈线(5)周围均设置有过孔。2.根据权利要求1所述的一种毫米波三频三极化基片集成波导天线,其特征在于,中间介质层(12)的厚度为:0.254mm或0.508mm,上层金属表面(11)和下层金属底面(13)淀积的铜厚为0.018mm或0.035mm。3.根据权利要求1所述的一种毫米波三频三极化基片集成波导SIW天线,其特征在于,过孔的直径为:0.3mm~0.8mm,过孔之间的距离为:0.6~1.6mm。4.根据权利要求1所述的一种毫米波三频三极化基片集成波导天线,其特征在于,所述馈线(5)为接地共面波导馈线,其特性阻抗为50欧姆。5.根据权利要求1所述的一种毫米波三频三极化基片集成波导SIW天线,其特征在于,所述变换器(4)为共面波导与介质集成的波导变换器,且变换器(4)长度为1.7mm~2.0mm。6.根据权利要求1所述的一种毫米波三频三极化基片集成波导SIW天线,其特征在于,所述阻抗匹配电路(3)包括三对阻抗调节过孔,三对过孔宽度为2....

【专利技术属性】
技术研发人员:陈华糠邵羽张雅静张长虹张治中
申请(专利权)人:重庆邮电大学
类型:发明
国别省市:重庆,50

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