毫米波双频段双圆极化天线单元及其阵列、设计方法技术

本发明专利技术提供了一种毫米波双频段双圆极化天线单元及其阵列、设计方法，包括第一基板、第二基板、第三基板及馈电结构；所述第一基板、所述第二基板及所述第三基板依次堆叠；所述第一基板上设置有第二SIW腔体和寄生贴片，所述第二基板上设置有第二SIW腔体及辐射贴片；所述馈电结构设置在所述第三基板上。本发明专利技术可使用多层印刷电路板工艺制作，采用缝隙耦合馈电，在两个频段分别实现右旋和左旋圆极化，由于采用全并行微带馈电网络，因此该结构便于扩展至更大规模的天线阵列。更大规模的天线阵列。更大规模的天线阵列。

【技术实现步骤摘要】
毫米波双频段双圆极化天线单元及其阵列、设计方法


[0001]本专利技术涉及阵列化天线技术，具体地，涉及一种毫米波双频段双圆极化天线单元及其阵列、设计方法。

技术介绍

[0002]天线是无线通信系统的重要组成部分。天线的多频段工作可以减少大量天线的使用，从而减小了无线通信系统的体积。圆极化天线能够接收任意极化的电磁波，可以有效地提高接收和辐射效率，目前已被广泛应用于卫星通讯、电子侦察等领域。国内外在毫米波多频段圆极化天线方向也有大量的工作，但现有的天线受限于单天线，且辐射模式不稳定。
[0003]公开为CN103050788A为专利文献公开了一种天线阵列单元、阵列天线、多频天线单元和多频阵列天线，该天线阵列单元包括：两个天线单元对，呈十字交叉设置，其中，每个天线单元对包括两个天线单元，两个天线单元通过馈电网络相互电连接，并且两个天线单元对分别独立馈电。但是该专利文献仍然存在辐射模式不稳定的缺陷。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种毫米波双频段双圆极化天线单元及其阵列、设计方法。
[0005]根据本专利技术提供的一种毫米波双频段双圆极化天线单元，包括第一基板、第二基板、第三基板及馈电结构；所述第一基板、所述第二基板及所述第三基板依次堆叠；
[0006]所述第一基板上设置有第二SIW腔体和寄生贴片，所述第二基板上设置有第二SIW腔体及辐射贴片；所述馈电结构设置在所述第三基板上。
[0007]优选的，所述馈电结构包括微带馈线。
[0008]优选的，所述第二基板上设置有辐射槽，所述辐射贴片设置在所述辐射槽内。
[0009]优选的，所述辐射槽上对称设置有第一微扰和第二微扰。
[0010]优选的，所述辐射贴片上设置有金属化通孔。
[0011]优选的，所述第一基板的厚度、所述第二基板的厚度、所述第三基板的厚度分别为0.381mm、0.381mm和0.127mm；
[0012]优选的，所述第一基板的介电常数ε
r1
、所述第二基板的介电常数ε
r2
及所述第三基板的介电常数ε
r3
均为2.2；
[0013]所述第一基板的损耗角tanδ1、所述第二基板的损耗角tanδ2及所述第三基板的损耗角tanδ3均为0.0009。
[0014]优选的，所述寄生贴片为方形，所述寄生贴片的边长P为2mm，相邻所述寄生贴片的间距d
p
为1.5mm。
[0015]优选的，所述辅射贴片为矩形，所述辅射贴片的边长分别为p
x
＝1.13mm和p
y
＝2.05mm。
[0016]本专利技术还提供一种天线阵列，包括四个上述的毫米波双频段双圆极化天线单元；
[0017]四个所述第一基板拼接设置在同一平面内构成第一层板，四个所述第二基板拼接设置在同一平面内构成第二层板，四个所述第三基板拼接设置在同一平面内构成第三层板；
[0018]所述第一层板、所述第二层板及所述第三层板依次堆叠。
[0019]本专利技术还提供一种基于上述的毫米波双频段双圆极化天线单元的设计方法，包括如下步骤：
[0020]步骤一：确定所需的两个工作频段；
[0021]步骤二：在第二SIW腔体的顶层开一个方形辐射槽，引入微扰，使简并模式分离，形成一个轴比谐振点；
[0022]步骤三：在第二SIW腔体的开槽中心引入两个矩形辐射贴片构成高频辐射体，利用金属条将两个矩形辐射贴片相连，并在两个矩形辐射贴片上各做一个金属化通孔；
[0023]步骤四：堆叠寄生贴片在第二基板上，在高频段引入另一个阻抗带宽的谐振点；
[0024]步骤五：微调寄生贴片的位置，将轴比谐振点调整至所需的两个工作频段处。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0026]1、本专利技术采用多层PCB工艺，层与层之间均采用缝隙耦合馈电，无需粘合，没有物理连接，加工简单，便于集成；
[0027]2、本专利技术通过在原有的矩形背腔圆极化天线的基础上引入高频辐射贴片和寄生贴片，实现了双频段双圆极化的辐射特性；
[0028]3、本专利技术采用微带缝隙耦合腔体馈电，免去了复杂的馈电匹配结构，使得本专利技术可拓展到更大规模的高增益阵列应用场景；
[0029]4、本专利技术可使用多层印刷电路板工艺制作，采用缝隙耦合馈电，在两个频段分别实现右旋和左旋圆极化，由于采用全并行微带馈电网络，因此该结构便于扩展至更大规模的天线阵列。
附图说明
[0030]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0031]图1为本专利技术的毫米波双频段双圆极化天线单元的三维结构示意图；
[0032]图2为本专利技术的毫米波双频段双圆极化天线单元的第一基板的俯视图；
[0033]图3为本专利技术的毫米波双频段双圆极化天线单元的第二基板的俯视图；
[0034]图4为本专利技术提供的2
×
2毫米波双频段双圆极化天线阵列的三维结构示意图；
[0035]图5为本专利技术提供的2
×
2毫米波双频段双圆极化天线阵列的馈电网络示意图；
[0036]图6为本专利技术提供的2
×
2毫米波双频段双圆极化天线阵列的|S
11
|参数；
[0037]图7为本专利技术提供的2
×
2毫米波双频段双圆极化天线阵列轴比参数；
[0038]图8为本专利技术提供的2
×
2毫米波双频段双圆极化天线阵列的实增益参数；
[0039]图9为本专利技术提供的2
×
2毫米波双频段双圆极化天线阵列在28GHz时的辐射方向图；
[0040]图10为本专利技术提供的2
×
2毫米波双频段双圆极化天线阵列在38GHz时的辐射方向图。
[0041]图中示出：
[0042]第一基板1
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辐射贴片8
[0043]第二基板2
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辐射槽9
[0044]第三基板3
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第一微扰10
[0045]馈电结构4
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第二微扰11
[0046]微带馈线401
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金属化通孔12
[0047]耦合馈电缝隙402
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第一层板13
[0048]第一SIW腔体5
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第二层板14
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种毫米波双频段双圆极化天线单元，其特征在于，包括第一基板(1)、第二基板(2)、第三基板(3)及馈电结构(4)；所述第一基板(1)、所述第二基板(2)及所述第三基板(3)依次堆叠；所述第一基板(1)上设置有第一SIW腔体(5)和寄生贴片(6)，所述第二基板(2)上设置有第二SIW腔体(7)及辐射贴片(8)；所述馈电结构(4)设置在所述第三基板(3)上。2.根据权利要求1所述的毫米波双频段双圆极化天线单元，其特征在于，所述馈电结构(4)包括微带馈线(401)。3.根据权利要求1所述的毫米波双频段双圆极化天线单元，其特征在于，所述第二基板(2)上设置有辐射槽(9)，所述辐射贴片(8)设置在所述辐射槽(9)内。4.根据权利要求3所述的毫米波双频段双圆极化天线单元，其特征在于，所述辐射槽(9)上对称设置有第一微扰(10)和第二微扰(11)。5.根据权利要求1所述的毫米波双频段双圆极化天线单元，其特征在于，所述辐射贴片(8)上设置有金属化通孔(12)。6.根据权利要求1所述的毫米波双频段双圆极化天线单元，其特征在于，所述第一基板(1)的厚度、所述第二基板(2)的厚度、所述第三基板(3)的厚度分别为0.381mm、0.381mm和0.127mm。7.根据权利要求1所述的毫米波双频段双圆极化天线单元，其特征在于，所述第一基板(1)的介电常数ε
r1
、所述第二基板(2)的介电常数ε
r2
及所述第三基板(3)的介电常数ε
r3
均为2.2；所述第一基板(1)的损耗角tanδ1、所述第二基板(...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐光辉，朱传明，黄道胜，杨利霞，黄志祥，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：