一种毫米波超宽带高增益叠层差分天线制造技术

本发明专利技术公开了一种毫米波超宽带高增益叠层差分天线，所述差分天线包括天线反射层、第一介质基板、天线馈电层、第二介质基板、天线馈电参考层、第三介质基板、天线辐射层、第四介质基板和金属贴片层，所述天线反射层设置在所述第一介质基板的下表面，所述天线馈电层设置在所述第二介质基板的下表面，所述天线馈电参考层设置在所述第三介质基板的下表面，所述天线辐射层设置在所述第四介质基板的下表面，所述金属贴片层设置在所述第四介质基板的上表面，所述差分天线为PCB层叠结构。通过引入天线馈电参考层，将天线馈电层和天线辐射层有效隔离，通过引入第二介质基板，进一步提高了天线馈电层和天线辐射层之间的隔离度，有效降低了天线馈电网络本身的辐射在辐射方向上产生的影响。

A millimeter wave ultra wideband high gain stack difference antenna

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波超宽带高增益叠层差分天线
本专利技术涉及天线
，尤其涉及一种毫米波超宽带高增益叠层差分天线。
技术介绍
天线是无线通信系统中不可或缺的部分。无线信号通过天线辐射到空间中，从而实现无线传播。随着无线通信系统的发展，系统集成度越来越高，对天线体积、成本和性能都提出了更高的要求。微带天线具有低成本、易集成的优点，且随着技术的不断提升其带宽也越来越宽。无线通信系统由大量的数字模块、射频模块和天线组成。为了提高系统的集成度，数字模块、射频模块和天线一般会制作在同一块印制电路板(PCB)上。这对信号间的相互隔离提出了更高的要求，因此耦合馈电网络有其独特的优势。天线的带宽和辐射增益是衡量天线性能的两个重要标准。提高天线带宽和增益一直是天线发展的趋势。传统的微带贴片天线主要采用探针馈电的形式，在加工制作上不能通过PCB工艺一次实现，需要通过额外的焊接操作，因此，探针形式的馈电在一定程度上限制了天线的带宽，不能满足进一步提高天线带宽的要求。天线的增益很大程度上决定了无线通信系统性能。在相同的辐射功率下，提高天线增益可以降低发射机的发射功率，降低系统功耗。传统的单层微带天线最大增益在6~7dB左右，不能满足进一步提高天线增益的要求。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述现有技术的缺陷，本专利技术提供一种毫米波超宽带高增益叠层差分天线，进一步提高了天线增益和带宽，采取的技术方案如下：本专利技术提供一种毫米波超宽带高增益叠层差分天线，所述差分天线包括天线反射层、第一介质基板、天线馈电层、第二介质基板、天线馈电参考层、第三介质基板、天线辐射层、第四介质基板和金属贴片层，所述天线反射层设置在所述第一介质基板的下表面，所述天线馈电层设置在所述第二介质基板的下表面，所述天线馈电参考层设置在所述第三介质基板的下表面，所述天线辐射层设置在所述第四介质基板的下表面，所述金属贴片层设置在所述第四介质基板的上表面。天线反射层、天线馈电层、天线馈电参考层和天线辐射层均为金属材质。通过引入第四介质基板，对天线阻抗和空气阻抗具有较好的匹配作用，可有效拓宽天线的带宽。所述差分天线为PCB层叠结构；采用PCB层叠结构，通过利用缝隙耦合馈电技术使辐射层和馈电层分离，增加两者之间的隔离度，可有效降低馈电网络自身辐射在辐射方向上产生的影响。进一步地，所述天线馈电层为形状呈“L”型的耦合差分线，所述耦合差分线为天线输入端，所述耦合差分线的特征阻抗为100Ω。进一步地，所述“L”型耦合差分线成对设置，所述成对设置的“L”型耦合差分线呈镜面对称。输入信号通过成对设置的镜面对称的“L”型耦合差分线，信号在耦合差分线末端被分离成两个幅度相等、相位相差180度且相互独立的信号。进一步地，所述天线辐射层为矩形金属片，天线辐射层的矩形金属片的面积小于天线馈电参考层的。进一步地，所述金属贴片层为环状金属贴片。通过环状金属贴片的引入，可有效进一步提高差分天线的增益，此外，由于环形金属贴片制作工艺简单，可在不增加制作成本的基础上有效提高天线增益。进一步地，所述天线馈电参考层为矩形金属片，所述矩形金属片开设有矩形缝隙。进一步地，所述矩形缝隙的长度范围为0.4~0.6个波长，优选为半波长；所述矩形缝隙的宽度范围为0.05~0.15个波长，优选为0.1个波长。矩形缝隙长度和宽度决定了天线馈电层到天线辐射层的耦合量，可有效影响天线的辐射效率和增益。优选的，所述矩形缝隙平行设置在所述馈电参考层的两侧，所述矩形缝隙的数量为2个。进一步地，所述金属贴片的长度为半波长，所述金属贴片与所述矩形缝隙的水平间距为半波长。进一步地，所述第四介质基板的介电常数范围为2~6，所述第四介质基板的介电常数高于所述第三介质基板的介电常数，所述第四介质基板的厚度范围为0.05~0.15个介质波长，优选为0.1个波长。通过以上技术方案的实施，本专利技术相对于现有技术的有益效果为：1、通过引入天线馈电参考层，将天线馈电层和天线辐射层有效隔离，通过通过引入第二介质基板，进一步提高了天线馈电层和天线辐射层之间的隔离度，有效降低了天线馈电网络本身的辐射在辐射方向上产生的影响；2.、通过在天线辐射层上表面增加第四介质基板，第四介质基板作为天线与空气阻抗匹配层，可有效提升天线在整个带宽内辐射能量，增加天线的带宽；3、通过在第四介质基板上表面引入金属贴片环，进一步提高了天线增益，而且其制作工艺简单，能在不增加成本的基础上有效的提高天线增益。附图说明图1为本专利技术差分天线的结构示意图；图2为本专利技术差分天线的仿真回波损耗图；图3为本专利技术的峰值增益图；图4为本专利技术差分天线的仿真E面方向图；图5为本专利技术差分天线的仿真H面方向图。其中，1、天线反射层；2、第一介质基板；3、天线馈电层；4、第二介质基板；5、天线馈电参考层；51、矩形缝隙；6、第三介质基板；7、天线辐射层；8、第四介质基板；9、金属贴片环层。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将结合实施例中的附图，对本专利技术做更进一步的解释和说明。显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据实施例附图所提供的附图获得其他附图。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以进一步解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在后续的描述中，使用用于表示元件区分的顺序词，诸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等，仅为了有利于本专利技术的说明，其本身并没有特定的意义和顺序关系。如图1所示，本专利技术提供的一种毫米波超宽带高增益叠层差分天线，所述差分天线包括天线反射层（1）、第一介质基板（2）、天线馈电层（3）、第二介质基板（4）、天线馈电参考层（5）、第三介质基板（6）、天线辐射层（7）、第四介质基板（8）和金属贴片环层（9）；其中，天线反射层（1）为矩形金属片，天线馈电层（2）为镜面成对设置的“L”型差分线，天线馈电参考层（5）为带有成对矩形缝隙的矩形金属片；所述天线反射层（1）设置在所述第一介质基板（2）的下表面，所述天线馈电层（3）设置在所述第二介质基板（4）的下表面，所述天线馈电参考层（5）设置在所述第三介质基板（6）的下表面，所述天线辐射层（7）设置在所述第四介质基板（8）的下表面，所述金属贴片环层（9）设置在所述第四介质基板（8）的上表面。其中天线馈电层（3）的耦合差分线，作为天线信号输入端，耦合差分线在末端分离，通过天线馈电参考层（5）上的两个矩形缝隙（51）馈电到天线辐射层（7）的两端。天线馈电参考层（5）有效的分隔了天线馈电层（3）和天线辐射层（7），降低了天线馈电层在辐射方向上的影响。第四介质基板（8）作为天线的匹配层，匹配天线的辐射阻抗和空气阻抗，对能量的辐射也有一定的引导作用，可有效提高天线的辐射效率和天线带宽。金属贴片环（9）可有效提高天线的增益，具有较好的引向作用。天线馈电层（3）的耦合差分线的特征阻抗为100欧姆，在耦合差分线末端分离成独立的微带线，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种毫米波超宽带高增益叠层差分天线，其特征在于，所述差分天线包括天线反射层、第一介质基板、天线馈电层、第二介质基板、天线馈电参考层、第三介质基板、天线辐射层、第四介质基板和金属贴片层，所述天线反射层设置在所述第一介质基板的下表面，所述天线馈电层设置在所述第二介质基板的下表面，所述天线馈电参考层设置在所述第三介质基板的下表面，所述天线辐射层设置在所述第四介质基板的下表面，所述金属贴片层设置在所述第四介质基板的上表面，所述差分天线为PCB层叠结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种毫米波超宽带高增益叠层差分天线，其特征在于，所述差分天线包括天线反射层、第一介质基板、天线馈电层、第二介质基板、天线馈电参考层、第三介质基板、天线辐射层、第四介质基板和金属贴片层，所述天线反射层设置在所述第一介质基板的下表面，所述天线馈电层设置在所述第二介质基板的下表面，所述天线馈电参考层设置在所述第三介质基板的下表面，所述天线辐射层设置在所述第四介质基板的下表面，所述金属贴片层设置在所述第四介质基板的上表面，所述差分天线为PCB层叠结构。


2.根据权利要求1所述的差分天线，其特征在于，所述天线馈电层为形状呈“L”型的耦合差分线，所述耦合差分线为天线输入端，所述耦合差分线的特征阻抗为100Ω。


3.根据权利要求2所述的差分天线，其特征在于，所述“L”型耦合差分线成对设置，所述成对设置的“L”型耦合差分线呈镜面对称。


4.根据权利要求1所述的差分天线，其特征在于，所述天线辐射层为矩形金属片。


5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，刘阳，尹湘坤，朱樟明，杨银堂，
申请(专利权)人：西安电子科技大学昆山创新研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32