高增益圆极化天线及无线通信设备制造技术

本发明专利技术公开了一种高增益圆极化天线及无线通信设备，所述天线包括辐射体、介质基片和金属地板，所述辐射体设置在介质基片的上表面，辐射体包括长方形金属辐射贴片和四个正方形金属辐射贴片，所述长方形金属辐射贴片位于介质基片上表面的中心，四个正方形金属辐射贴片分别加载在长方形金属辐射贴片的四个顶角处，且每个正方形金属辐射贴片边缘设置有金属通孔阵列，所述金属地板设置在介质基片的下表面。本发明专利技术采用基片集成波导的小型化结构进一步缩小了天线的尺寸，并且采用的是容易与平面结构集成的单层介质基片，拥有高增益圆极化特性，在减小通信信号之间极化失配影响的同时还可以为远距离传输的无线通信设备的信号传输提供更多选择。提供更多选择。提供更多选择。

【技术实现步骤摘要】
高增益圆极化天线及无线通信设备


[0001]本专利技术属于微波天线
，具体涉及一种高增益圆极化天线及无线通信设备。

技术介绍

[0002]随着通信技术的发展，各种通讯设备之间的信息交互逐渐复杂，在一些场景下线极化的天线之间容易形成极化失配，圆极化天线在减小极化失配影响和多径效应方面具有较大优势，因此设计具有圆极化特性的天线在这个复杂的通信环境中具有重要的研究意义，目前圆极化特性的天线已被广泛应用于工业和医疗等多个行业。高增益的天线在远距离传输时可以在特定方向上保证信号的传输质量，结合SIW(Substrate Integrated Waveguide，基片集成波导)具有低成本、质量轻、易于与平面系统集成等特点，并且SIW的小型化结构更能进一步减小天线的尺寸，因此基于SIW小型化结构所设计的高增益圆极化天线对于通信系统的小型化和性能提升具有重要的研究意义。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种高增益圆极化天线及无线通信设备，该天线通过在中心贴片周围加载四个相同的四分之一模基片集成波导(Quarter Mode Substrate Integrated Waveguide，简称QMSIW)腔体不仅修正了中心贴片的高次模的方向图还提高了天线的增益。
[0004]本专利技术的目的在于提供一种高增益圆极化天线。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供一种无线通信设备。
[0006]本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0007]一种高增益圆极化天线，包括辐射体、介质基片和金属地板，所述辐射体设置在介质基片的上表面，辐射体包括长方形金属辐射贴片和四个正方形金属辐射贴片，所述长方形金属辐射贴片位于介质基片上表面的中心，四个正方形金属辐射贴片分别加载在长方形金属辐射贴片的四个顶角处，且每个正方形金属辐射贴片边缘设置有金属通孔阵列，所述金属地板设置在介质基片的下表面。
[0008]进一步的，所述金属地板上设置有可使馈电探针穿过的圆形孔，所述馈电探针的馈电点位于长方形金属辐射贴片处。
[0009]进一步的，所述圆形孔与馈电探针的半径比值范围为2～3，馈电探针的直径取值范围为1mm～1.4mm。
[0010]进一步的，所述馈电探针的馈电点中心与长方形贴片的长边边缘之间的距离在9mm～10mm之间，馈电探针的馈电点中心与长方形贴片的短边边缘之间的距离在10mm～11mm之间。
[0011]进一步的，所述长方形金属辐射贴片的四个顶角分别被平行切割。
[0012]进一步的，所述长方形金属辐射贴片与四个正方形金属辐射贴片之间通过微带线
相连。
[0013]进一步的，相邻两个正方形金属辐射贴片的中心与长方形金属辐射贴片的中心连线的角度为90度。
[0014]进一步的，每个正方形辐射贴片外侧边缘与离该正方形辐射贴片最近的介质基片边缘的距离为5mm～6mm。
[0015]进一步的，所述辐射体的长和宽均在44mm～46mm之间，所述长方形金属辐射贴片的长为28mm～29mm，宽为27mm～28mm，每个正方形金属辐射贴片的长宽均在9mm～10mm之间。
[0016]进一步的，所述金属通孔阵列的金属化通孔数量在11～15个之间。
[0017]进一步的，所述金属通孔阵列中，每个金属化通孔的直径为0.9mm～1.1mm，相邻两个金属化过孔的圆心之间的间距为1.4mm～1.6mm。
[0018]进一步的，所述介质基片的厚度为1.4mm～1.6mm。
[0019]本专利技术的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0020]一种无线通信设备，包括上述的高增益圆极化天线。
[0021]本专利技术相对于现有技术具有如下的有益效果：
[0022]1、本专利技术天线的辐射体包括长方形金属辐射贴片和四个正方形金属辐射贴片，长方形金属辐射贴片位于介质基片的中心作为中心贴片，四个正方形金属辐射贴片加载在中心贴片周围，每个正方形金属辐射贴片边缘设置有金属通孔阵列，构成四分之一模基片集成波导腔体，不仅修正了中心贴片的高次模的方向图还提高了天线的增益，由于部分辐射体采用了SIW背腔式结构，剖面高度仅为中心频率处0.039个自由空间波长。
[0023]2、本专利技术天线的长方形金属辐射贴片的四个顶角分别被平行切割，可以获得更好的性能；长方形金属辐射贴片与四个正方形金属辐射贴片之间通过微带线相连，通过微带贴片为四个正方形金属辐射贴片构成的基片集成波导腔体阵列馈电简化了阵列天线的馈电网络，降低了天线实现的复杂度。
[0024]3、本专利技术天线仿真的
‑
10dB阻抗带宽为7.73GHz～7.83GHz，在这阻抗带宽内，天线的增益始终大于11dBi，天线的3dB轴比带宽为7.78GHz～7.8GHz。
[0025]4、本专利技术天线在中心频率7.79GHz处，天线的峰值增益可以达到13.1dBi，同时在天线的主瓣范围内交叉极化低于
‑
20dB。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例的高增益圆极化天线的结构示意图。
[0028]图2为本专利技术实施例的高增益圆极化天线标出各个正方形金属辐射贴片的示意图。
[0029]图3为本专利技术实施例的高增益圆极化天线的俯视及侧视示意图。
[0030]图4为本专利技术实施例的高增益圆极化天线在7.79GHz的E面辐射场方向图。
[0031]图5为本专利技术实施例的高增益圆极化天线在7.79GHz的H面辐射场方向图。
[0032]图6为本专利技术实施例的高增益圆极化天线的S参数图。
[0033]图7为本专利技术实施例的高增益圆极化天线的轴比曲线图。
[0034]图8为本专利技术实施例的高增益圆极化天线的增益曲线图。
[0035]其中，1
‑
长方形金属辐射贴片，2
‑
正方形金属辐射贴片，21
‑
第一正方形金属辐射贴片，22
‑
第二正方形金属辐射贴片，23
‑
第三正方形金属辐射贴片，24
‑
第四正方形金属辐射贴片，3
‑
馈电探针，4
‑
圆形孔，5
‑
金属化通孔阵列，6
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介质基片，7
‑
金属地板。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高增益圆极化天线，其特征在于，包括辐射体、介质基片和金属地板，所述辐射体设置在介质基片的上表面，辐射体包括长方形金属辐射贴片和四个正方形金属辐射贴片，所述长方形金属辐射贴片位于介质基片上表面的中心，四个正方形金属辐射贴片分别加载在长方形金属辐射贴片的四个顶角处，且每个正方形金属辐射贴片边缘设置有金属通孔阵列，所述金属地板设置在介质基片的下表面。2.根据权利要求1所述的高增益圆极化天线，其特征在于，所述金属地板上设置有可使馈电探针穿过的圆形孔，所述馈电探针的馈电点位于长方形金属辐射贴片处。3.根据权利要求2所述的高增益圆极化天线，其特征在于，所述圆形孔与馈电探针的半径比值范围为2～3，馈电探针的直径取值范围为1mm～1.4mm。4.根据权利要求2所述的高增益圆极化天线，其特征在于，所述馈电探针的馈电点中心与长方形贴片的长边边缘之间的距离在9mm～10mm之间，馈电探针的馈电点中心与长方形贴片的短边边缘之间的距离在10mm～11mm之间。5.根据权利要求1所述的高增益圆极化天线，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔永丹，赖敏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：