毫米波柔性天线阵制造技术

本发明专利技术公开了一种毫米波柔性天线阵，包括柔性介质基板、若干贴片天线阵单元构成的天线阵列、馈电传输线和开设于柔性介质基板上的金属通孔；柔性介质基板包括顶层、底层和中间层，天线阵列设于柔性介质基板的顶层，由柔性介质基板底层的馈电传输线将信号通过金属通孔传输到介质基板的顶层，再通过微带线功分网络传输到天线阵列中的每一个天线阵单元，中间层为共同接地层。本发明专利技术以柔性介质基板为基础进行设计，将所设计的天线阵印制于柔性介质基板的一面，将柔性材料与天线阵相结合，在保持了天线阵本身性能的前提下，提高了天线的可弯折性，解决了天线与设备间共形的问题。本发明专利技术中的毫米波柔性天线阵可应用于可穿戴设备中。

Millimeter wave flexible antenna array

【技术实现步骤摘要】
毫米波柔性天线阵
本专利技术涉及一种天线阵，特别是涉及一种毫米波柔性天线阵。
技术介绍
作为无线通信系统的关键部件，无线电波的发射与接收都是依靠天线来完成的。在天线研究领域，天线与安装环境的共形一直都是研究的热点。随着可穿戴设备等新技术的发展，也越来越需要天线能与设备高度集成。另一方面，随着技术的进步和升级，通信系统也在朝着更高的工作频段甚至是毫米波波段发展，以获得更小的系统体积，更宽的工作带宽和更佳的系统性能。柔性电子技术是一门新崛起的技术，将各器件制作在轻薄且可以任意弯曲拉伸的柔性基板上，构成柔性电路。柔性电子产品可任意弯曲拉伸的特点使其在可穿戴设备等系统中拥有广泛的应用。基于柔性介质基板的天线可以弯曲拉伸，大大地提高了天线与设备的集成度。因此，柔性天线具有广泛的市场发展前景。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种毫米波柔性天线阵，该毫米波天线阵结构重量轻、体积小、可弯曲，以便用于可穿戴设备等系统中。技术方案：本专利技术的毫米波柔性天线阵，包括柔性介质基板、若干贴片天线阵单元构成的天线阵列、馈电传输线和开设于柔性介质基板上的金属通孔；柔性介质基板包括顶层、底层和中间层，天线阵列设于柔性介质基板的顶层，由柔性介质基板底层的馈电传输线将信号通过金属通孔传输到介质基板的顶层，再通过微带线功分网络传输到天线阵列中的每一个天线阵单元，中间层为共同接地层。优选地，微带线通过间隔缝隙伸入所述贴片天线阵单元内部馈电，微带线做二阶阶跃阻抗变换以实现微带线与贴片天线阵单元间的阻抗匹配，能够为天线提供良好的驻波比。优选地，为了能够减小天线的损耗。柔性介质基板的形状为矩形，其长度为20.0～28.0mm，宽度为12.0～20.0mm，厚度为0.060～0.070mm，柔性介质基板的介电常数为3.0～3.8，损耗角正切值为0.0024～0.0030。优选地，所述天线阵列由八个贴片天线阵单元构成，共四行，每行设有两个贴片天线阵单元；即由2×4个贴片天线阵单元构成，能够增大天线的增益。优选地，每个贴片天线阵单元的形状为矩形。优选地，贴片天线阵单元的长度为4.0～4.6mm，宽度为3.2～3.8mm，天线阵单元馈电采用中心馈电，馈电点伸入贴片中，用阶跃阻抗结构进行天线阵单元的匹配，能够为天线提供良好的驻波比。优选地，馈电间隔缝隙为0.08～0.12mm，微带线二阶阶跃阻抗变换的第一阶宽度为0.14～0.20mm，第二阶宽度为0.38～0.44mm。其中，金属通孔的直径为0.56～0.64mm。专利技术原理：本专利技术以柔性介质基板为基础进行设计，将所设计的天线阵印制于柔性介质基板的一面，将柔性材料与天线阵相结合，在保持了天线阵本身性能的前提下，提高了天线的可弯折性，解决了天线与设备间共形的问题。有益效果：与现有技术相比，本专利技术结构重量轻、体积小，在保证天线阵性能的前提下，提高了天线的可弯折性，解决了天线与设备间共形的问题；本专利技术中的毫米波柔性天线阵可应用于可穿戴设备中；本专利技术的毫米波柔性天线阵增益良好，具有极好的工程应用价值，可应用于5G通信系统，车载防撞雷达等系统中。附图说明图1是本专利技术底层的结构示意图；图2是本专利技术中间层的结构示意图；图3是本专利技术顶层的结构示意图；图4是本专利技术仿真结果的示意图；其中，(a)为回波损耗S11，(b)为24GHz的E面方向图，(c)为24GHz的H面方向图，(d)为天线阵增益的仿真图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进一步地详细描述。如图1～3所示，本专利技术的一种毫米波柔性天线阵，包括柔性介质基板1、若干贴片天线阵单元构成的天线阵列2、馈电传输线3和开设于柔性介质基板1上的金属通孔4。柔性介质基板1包括顶层、底层和中间层，天线阵列2设于柔性介质基板1的顶层，由柔性介质基板1底层的馈电传输线3将信号通过金属通孔4传输到介质基板的顶层，再通过微带线功分网络传输到天线阵列中的每一个天线阵单元。顶层的天线阵列2能够增大器件的增益，中间层为共同接地层，底层的馈电传输线3能够将信号进行传输。其中，柔性介质基板1形状为矩形，矩形的长度为24.0mm，宽度为16.0mm，介质基板厚度为0.065mm，介质基板的介电常数为3.5，损耗角正切值为0.0027。天线阵列2由2×4个贴片天线阵单元构成，共四行，每行两个贴片天线阵单元，贴片天线阵单元的形状为矩形贴片，矩形贴片的长度为4.2mm，宽度为3.5mm。微带线通过间隔缝隙伸入贴片天线阵单元内部馈电，间隔缝隙为了给天线进行馈电作用，其位置可见图3；同时为了实现微带线与贴片天线阵单元间的阻抗匹配，微带线做了二阶阶跃阻抗变换，馈电间隔缝隙为0.1mm，微带线二阶阶跃阻抗变换的第一阶宽度为0.16mm，第二阶宽度为0.42mm，金属通孔(4)直径为0.6mm。从图4可以看出，在24GHz处回波损耗达到-28dB，天线增益为13dBi，E面和H面交叉极化均优于15dB，实验表明该毫米波柔性天线阵增益良好，具有极好的工程应用价值。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种毫米波柔性天线阵，其特征在于：包括柔性介质基板(1)、若干贴片天线阵单元构成的天线阵列(2)、馈电传输线(3)和开设于柔性介质基板上的金属通孔(4)；柔性介质基板(1)包括顶层、底层和中间层，天线阵列(2)设于柔性介质基板(1)的顶层，由柔性介质基板(1)底层的馈电传输线(3)将信号通过金属通孔(4)传输到介质基板的顶层，再通过微带线功分网络传输到天线阵列(2)中的每一个天线阵单元，中间层为共同接地层。/n

【技术特征摘要】
1.一种毫米波柔性天线阵，其特征在于：包括柔性介质基板(1)、若干贴片天线阵单元构成的天线阵列(2)、馈电传输线(3)和开设于柔性介质基板上的金属通孔(4)；柔性介质基板(1)包括顶层、底层和中间层，天线阵列(2)设于柔性介质基板(1)的顶层，由柔性介质基板(1)底层的馈电传输线(3)将信号通过金属通孔(4)传输到介质基板的顶层，再通过微带线功分网络传输到天线阵列(2)中的每一个天线阵单元，中间层为共同接地层。


2.根据权利要求1所述的毫米波柔性天线阵，其特征在于：微带线通过间隔缝隙伸入所述贴片天线阵单元内部馈电，微带线做二阶阶跃阻抗变换以实现微带线与贴片天线阵单元间的阻抗匹配。


3.根据权利要求1所述的毫米波柔性天线阵，其特征在于：柔性介质基板(1)的形状为矩形，其长度为20.0～28.0mm，宽度为12.0～20.0mm，厚度为0.060～0.070mm；柔性介质基板(1)的介电常数为3.0～3.8，损耗角...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈董，叶晖，张洪林，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32