本实用新型专利技术公开了一种高增益的T形探针馈电的毫米波贴片天线，包括第一介质基板，第一介质基板上设有T形探针、第一辐射贴片、第二辐射贴片、第一共面波导传输线和第二共面波导传输线，T形探针由水平贴片和垂直金属过孔组成，水平贴片、第一辐射贴片和第二辐射贴片设置在第一介质基板的正面，且水平贴片与第一辐射贴片、第二辐射贴片之间具有相同的间距，第一共面波导传输线和第二共面波导传输线设置在第一介质基板的背面，垂直金属过孔位于水平贴片的中心，并依次穿过水平贴片、第一介质基板和第一共面波导传输线。本实用新型专利技术实现了很好的辐射方向图，在整个工作频段内具有稳定的且较高的增益，具有设计简单，体积小，成本低，特性好的优点。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种毫米波贴片天线，尤其是一种高增益的T形探针馈电的毫米波贴片天线，属于无线移动通信
技术介绍
随着移动通讯技术的发展，目前人类已经整体步入了4G(the 4th generation)时代，4G通讯为通讯技术的进一步发展打下了坚实的基础。自从美国联邦通讯委员会(FCC)将57-64GHz这7GHz的频段开放为免费使用频段后，人们围绕60-GHz频段做出了大量的工作。5G(the fifth generation)通讯是在4G通讯的基础上发展起来的，目前尚在研究阶段，距离其正式投入使用还需要较长的一段时间。由于毫米波频段的信号非常适合高速数据传输，故将毫米波技术应用于未来的5G通讯是一个必然的选择。但由于57-64GHz频段的信号具有较高的自由空间传输衰减和很强的大气吸收效应，因此设计一款高增益的天线是十分有必要的。毫米波贴片天线受其本身的尺寸限制，其增益不可能达到很高的水平，一般单个天线单元的增益在工作频段内只能达到6dBi左右，有效地提高天线单元的增益是个十分值得探索的工作。据调查与了解，目前公开的现有技术如下：1)2014年，Mingjian Li,Kwai-Man Luk,等人在“IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION”发表题为“Low-Cost Wideband Microstrip Antenna Array for 60-GHz Applications”的文章中，使用L形探针馈电结构，对贴片天线进行馈电。实现了很宽的阻抗带宽和较高的增益，并且具有很低的交叉极化和很好的方向图。整个天线构建在单层PCB板上，具有廉价和易于加工的特性。天线结构分为上下两层，上层为辐射贴片，下层为cpw(Coplanar waveguide)馈线。2)2013年，Mei Sun,Zhi Ning Chen,Xianming Qing等人在“IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION”发表题为“Gain Enhancement of 60-GHz Antipodal Tapered Slot Antenna Using Zero-Index Metamaterial”的文章中，加载了一种ZIM结构于ATSA(Antipodal Tapered Slot Antenna)前端，实现了在工作频段内天线的整体增益提高了0.2-2.6dBi。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种高增益的T形探针馈电的毫米波贴片天线，该天线实现了很好的辐射方向图，在整个工作频段内具有稳定的且较高的增益，具有设计简单，体积小，成本低，特性好的优点。本技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种高增益的T形探针馈电的毫米波贴片天线，包括第一介质基板，所述第一介质基板上设有T形探针、第一辐射贴片、第二辐射贴片、第一共面波导传输线和第二共面波导传输线，所述T形探针由水平贴片和垂直金属过孔组成，所述水平贴片、第一辐射贴片和第二辐射贴片设置在第一介质基板的正面，且水平贴片与第一辐射贴片、第二辐射贴片之间具有相同的间距，所述第一共面波导传输线和第二共面波导传输线设置在第一介质基板的背面，所述垂直金属过孔位于水平贴片的中心，并依次穿过水平贴片、第一介质基板和第一共面波导传输线。作为一种优选方案，还包括两块第二介质基板，两块第二介质基板上、下对称，每块第二介质基板设置在第一介质基板的上端，且每块第二介质基板的正面加载有一个或多个ZIM单元，每个ZIM单元包括第一竖直段、第二竖直段和弯折段，所述第一竖直段与第二竖直段左、右对称，所述弯折段的两端分别与第一竖直段、第二竖直段相连，该弯折段由一个“几”形结构和一个倒“几”形结构组成。作为一种优选方案，所述每块第二介质基板加载多个ZIM单元时，多个ZIM单元在水平方向上依次排布。作为一种优选方案，所述每块第二介质基板的介电常数为5.9。作为一种优选方案，所述第一辐射贴片为矩形结构，所述第二辐射贴片为倒凹形结构；所述第一辐射贴片设置在第二辐射贴片中间凹进去的位置上，且第一辐射贴片与第二辐射贴片之间具有缝隙。作为一种优选方案，所述第一共面波导传输线为矩形结构，所述第二共面波导传输线为凹形结构；所述第一共面波导传输线设置在第二共面波导传输线中间凹进去的位置上，且第一共面波导传输线与第二共面波导传输线之间具有缝隙。作为一种优选方案，所述第一介质基板的介电常数为2.2。作为一种优选方案，所述水平贴片为矩形铜片，所述垂直金属过孔的圆心位于矩形铜片的几何中心。本技术相对于现有技术具有如下的有益效果：1、本技术的毫米波贴片天线采用了T形探针对第一辐射贴片(产生的是高频的谐振模式)、第二辐射贴片(产生的是低频的谐振模式)进行馈电，与传统同轴探针馈电的贴片天线相比，具有较宽的阻抗带宽，根据电磁仿真的结果来看，阻抗带宽大约为30％。2、本技术的毫米波贴片天线在第一介质基板的上端还设置两块第二介质基板，在每块第二介质基板的正面加载一个或多个ZIM(zero-index metamaterial，零折射率超材料)单元，每个ZIM单元包括第一竖直段、第二竖直段和弯折段，其中弯折段由一个“几”形结构和一个倒“几”形结构组成，利用ZIM单元加载在第一辐射贴片和第二辐射贴片的上端，提高了天线的增益，并且有效地抑制了旁瓣。3、本技术的毫米波贴片天线采用T形探针馈电，使得天线主体能够直接基于PCB工艺加工出来，明显的降低了天线的成本，移动通讯系统对成本有很高的要求，低成本对于天线的大规模应用于移动通讯有明显的优势。4、本技术的毫米波贴片天线结构简单、体积小，而且成本低，具有良好的辐射特性，交叉极化比很低，方向图稳定，在整个工作频段内都具有很低的交叉极化和很好的辐射方向图，并且天线的增益能够稳定在6dBi以上，最高增益可达到8dBi左右。附图说明图1为本技术的毫米波贴片天线中第一介质基板正面结构示意图。图2为本技术的毫米波贴片天线中第一介质基板背面结构示意图。图3为本技术的毫米波贴片天线中第二介质基板背面加载一个ZIM单元时的结构示意图。图4为本技术的毫米波贴片天线中第二介质基板背面加载三个ZIM单元时的结构示意图。图5为加载ZIM单元与不加载ZIM单元的毫米波贴片天线电磁仿真所得的S参数曲线比较图。图6为加载ZIM单元与不加载ZIM单元的毫米波贴片天线电磁仿真所得的增益随频率变化的曲线比较图。其中，1-第一介质基板，2-第一辐射贴片，3-第二辐射贴片，4-第一共面波导传输线，5-第二共面波导传输线，6-水平贴片，7-垂直金属过孔，8-第二介质基板，9-ZIM单元。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细的描述，但本技术的实施方式不限于此。实施例1：如图1和图2所示，本实施例的毫米波贴片天线包括第一介质基板1，所述第一介质基板1上设有T形探针、第一辐射贴片2、第二辐射贴片3、第一共面波导传输线4和第二共面波导传输线5。本实施例的毫米波贴片天线采用了T形探针对第一辐射贴片2、第二辐射贴片3进行馈电，产生了两个谐振模式，其中第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高增益的T形探针馈电的毫米波贴片天线，包括第一介质基板，其特征在于：所述第一介质基板上设有T形探针、第一辐射贴片、第二辐射贴片、第一共面波导传输线和第二共面波导传输线，所述T形探针由水平贴片和垂直金属过孔组成，所述水平贴片、第一辐射贴片和第二辐射贴片设置在第一介质基板的正面，且水平贴片与第一辐射贴片、第二辐射贴片之间具有相同的间距，所述第一共面波导传输线和第二共面波导传输线设置在第一介质基板的背面，所述垂直金属过孔位于水平贴片的中心，并依次穿过水平贴片、第一介质基板和第一共面波导传输线。
【技术特征摘要】
1.一种高增益的T形探针馈电的毫米波贴片天线，包括第一介质基板，其特征在于：所述第一介质基板上设有T形探针、第一辐射贴片、第二辐射贴片、第一共面波导传输线和第二共面波导传输线，所述T形探针由水平贴片和垂直金属过孔组成，所述水平贴片、第一辐射贴片和第二辐射贴片设置在第一介质基板的正面，且水平贴片与第一辐射贴片、第二辐射贴片之间具有相同的间距，所述第一共面波导传输线和第二共面波导传输线设置在第一介质基板的背面，所述垂直金属过孔位于水平贴片的中心，并依次穿过水平贴片、第一介质基板和第一共面波导传输线。2.根据权利要求1所述的一种高增益的T形探针馈电的毫米波贴片天线，其特征在于：还包括两块第二介质基板，两块第二介质基板上、下对称，每块第二介质基板设置在第一介质基板的上端，且每块第二介质基板的正面加载有一个或多个ZIM单元，每个ZIM单元包括第一竖直段、第二竖直段和弯折段，所述第一竖直段与第二竖直段左、右对称，所述弯折段的两端分别与第一竖直段、第二竖直段相连，该弯折段由一个“几”形结构和一个倒“几”形结构组成。3.根据权利要求2所述的一种高增益的T形探针馈电的毫米波贴片天线，其特征在于：所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：甘正，涂治红，姚越，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44
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