一种基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵制造技术

本发明专利技术公开了一种基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵，包括:一分二等幅同相功分器、多路反相功分器、等效TE

【技术实现步骤摘要】
一种基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵


[0001]本专利技术属于天线
，尤其涉及一种基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵。

技术介绍

[0002]天线阵列技术作为天线提高增益、实现复杂功能的重要手段，已经被应用到日常生活、军事领域、科学探索等多个领域中。在过去的十几年中，无线设备越来越密集，天线的工作频率也不断提升，5G通信技术已将部分频段提高到了毫米波频段，从而获得更大的通信带宽。然而，随着频率的提高，天线尺寸也相应的缩小，这大大增加了天线组阵的难度，主要表现为：(1)基板厚度过薄，影响天线的机械强度；(2)有限的加工精度，大大增加了高频天线阵列的加工误差；(3)复杂的功分网络和天线结构自身的结构复杂性，使得天线性能容易受到各种误差的影响。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的在于提供一种基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵,以解决基板厚度薄，加工精度低，天线性能容易受到各种误差影响的技术问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案如下：
[0005]一种基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵，包括:一分二等幅同相功分器、多路反相功分器、等效TE
12,0
模波导以及天线阵前端，上金属板和下金属板，周期金属柱，其中二等幅同相功分器、多路反相功分器、等效TE
12,0
模波导和天线阵前端依次通过串联的方式连接，都通过上金属板与下金属板连为一体，上金属板和下金属板外围通过周期金属柱进行连接；
[0006]所述一分二等幅同相功分器包括连接上金属板和下金属板的周期金属圆柱，周期金属圆柱的一端接触上金属板，另一端接触下金属板；
[0007]所述多路反相功分器包括尺寸相同的两个TE
20
模反相功分器，分别沿着天线阵的横向平行排列，其中TE
20
模反相功分器包括两排尺寸相同的第一金属加载和两排尺寸渐变的第二金属加载，第一金属加载与第二金属加载沿着天线阵的纵向平行排列；
[0008]所述等效TE
12,0
模波导包括尺寸相同的四个TE
30
模波导，分别沿着天线阵的横向平行排列，其中TE
30
模波导包括两排尺寸相同的第三金属加载、两排尺寸渐变的第四金属加载、一排尺寸相同的第五金属加载和一排尺寸渐变的第六金属加载，所述第三金属加载和两排尺寸渐变的第四金属加载沿着天线阵的纵向平行排列；所述第五金属加载和两排尺寸渐变的第六金属加载沿着天线阵的纵向平行排列；所述第三金属加载和第五金属加载之间沿着天线阵的横向，具有相同的间距；所述第三金属加载和第五金属加载之间沿着天线阵的横向，具有相同的间距；
[0009]所述天线阵前端包括多个互为镜像的第一天线单元和第二天线单元，沿着天线阵横向间隔排列，其中第一天线单元和第二天线单元分别由上金属板和下金属板中的同尺寸
直角三角形结构组成。
[0010]进一步的，所述串联连接的方式是：
[0011]一分二等幅同相功分器的输出端与多路反相功分器的输入端连接；
[0012]多路反相功分器的输出端与等效TE
12,0
模波导的输入端连接；
[0013]等效TE
12,0
模波导的输出端与天线阵前端的输入端连接。
[0014]进一步的，所述周期金属柱均与周期金属圆柱相同。
[0015]进一步的，所述第三金属加载和第五金属加载中的加载单元尺寸一致。
[0016]进一步的，所述第四金属加载和第六金属加载中的加载单元尺寸一致。
[0017]进一步的，所述第三金属加载和第五金属加载之间的相邻中心距离与第一天线单元和第二天线单元的相邻中心距离相同。
[0018]进一步的，所述一分二等幅同相功分器、多路反相功分器、等效TE
12,0
模波导以及天线阵前端的介质基板材料均为Taconic TLY
‑
5材料。
[0019]本专利技术的一种基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵，具有以下优点：
[0020](1)本专利技术基板厚度至少能提高4倍以上，这将有利于提高天线整体结构的机械强度，减小形变的可能，加工精度高，且更厚的基板也能帮助减小加工误差带来的影响。
[0021](2)本专利技术整个网络仅需使用一个传统的一分二功分器，配合多个TE
20
模波导和TE
30
模波导，实现信号的一分十二路分配。由于TE
20
模波导和TE
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模波导自身的模式特性，输出的每个通道信号都能在工作频带内导致等幅特性，即使存在一定的加工误差和机械形变，输出信号也能保持稳定。
[0022](3)本专利技术设计简便，加工成本低，安装便利，且易于集成，有良好的通用性，通过调整尺寸结构便可设计在不同工作频段内，易于推广应用。
附图说明
[0023]图1为本专利技术的基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵的整体结构立体图；
[0024]图2为本专利技术的基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵的上金属板俯视图；
[0025]图3为本专利技术的基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵去掉上金属板后的俯视图；
[0026]图4为本专利技术的一分二等幅同相功分器的周期金属圆柱x
‑
y截面视图；
[0027]图5为本专利技术的一分二等幅同相功分器的周期金属圆柱y
‑
z截面视图；
[0028]图6为本专利技术的多路反相功分器的第一金属加载和第二金属加载x
‑
y截面视图；
[0029]图7为本专利技术的多路反相功分器的第一金属加载和第二金属加载y
‑
z截面视图；
[0030]图8为本专利技术的等效TE
12,0
模波导的第三金属加载和第四金属加载x
‑
y截面视图；
[0031]图9为本专利技术的等效TE
12,0
模波导的第三金属加载和第四金属加载y
‑
z截面视图；
[0032]图10为本专利技术的等效TE
12,0
模波导的第五金属加载和第六金属加载x
‑
y截面视图；
[0033]图11为本专利技术的等效TE
12,0
模波导的第五金属加载和第六金属加载y
‑
z截面视图；
[0034]图12为本专利技术的天线阵前端上金属板和下金属板的x
‑
y截面视图；
[0035]图13为本专利技术的基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵在工作频段内的辐射方向图；
[0036]图14为本专利技术的基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵的整体工作流程图；
[0037]图15为本专利技术的基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵的多路反相器的工作流程图；
[0038]图16为本专利技术的基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵的等效TE
12,0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵，其特征在于，包括:一分二等幅同相功分器(1)、多路反相功分器(2)、等效TE
12,0
模波导(3)以及天线阵前端(4)，上金属板(5)和下金属板(6)，周期金属柱，其中二等幅同相功分器(1)、多路反相功分器(2)、等效TE
12,0
模波导(3)和天线阵前端(4)依次通过串联的方式连接，都通过上金属板(5)与下金属板(6)连为一体，上金属板(5)和下金属板(6)外围通过周期金属柱进行连接；所述一分二等幅同相功分器(1)包括连接上金属板(5)和下金属板(6)的周期金属圆柱(11)，周期金属圆柱(11)的一端接触上金属板(5)，另一端接触下金属板(6)；所述多路反相功分器(2)包括尺寸相同的两个TE
20
模反相功分器(20)，分别沿着天线阵的横向平行排列，其中TE
20
模反相功分器(20)包括两排尺寸相同的第一金属加载(21)和两排尺寸渐变的第二金属加载(22)，第一金属加载(21)与第二金属加载(22)沿着天线阵的纵向平行排列；所述等效TE
12,0
模波导(3)包括尺寸相同的四个TE
30
模波导(30)，分别沿着天线阵的横向平行排列，其中TE
30
模波导包括两排尺寸相同的第三金属加载(31)、两排尺寸渐变的第四金属加载(32)、一排尺寸相同的第五金属加载(33)和一排尺寸渐变的第六金属加载(34)，所述第三金属加载(31)和两排尺寸渐变的第四金属加载(32)沿着天线阵的纵向平行排列；所述第五金属加载(33)和两排尺寸渐变的第六金属加载(34)沿着天线阵的纵向平行排列；所述第三金属加载(31)和第五金属加载(33)之间沿着天线阵的...

【专利技术属性】
技术研发人员：程强，陈建锋，崔铁军，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：