一种结合MIMO技术的微波与毫米波大频比共口径天线制造技术

本发明专利技术公开一种结合MIMO技术的微波与毫米波大频比共口径天线。在微波与毫米波大频比共口径天线上通过结构设计将四个基片集成波导背腔贴片天线与电磁偶极子的四个电偶极子共用，构成了一个2

【技术实现步骤摘要】
一种结合MIMO技术的微波与毫米波大频比共口径天线


[0001]本专利技术属于天线设计
，尤其涉及一种结合MIMO技术的微波与毫米波大频比共口径天线结构。

技术介绍

[0002]近年来，5G通信技术快速发展，极大地提高了数据传输速率。其中低于6GHz的微波频段已经被中国等多个国家应用于5G移动通信系统当中。但是由于微波频段的频谱资源匮乏，不能适应未来更高速更大容量传输的要求，拥有丰富频谱资源的毫米波频段逐渐受到了国内外学者的广泛关注。然而毫米波频段的通信也面临着诸多挑战，其传输距离较短且容易产生多径效应，所以并不能完全取代微波技术。为了同时获得更大的覆盖范围和高速的数据传输，在射频前端，将毫米波天线和微波天线集成设计成共口径天线成为未来5G通信系统的热点研究领域。相比微波和毫米波天线独立设计的方案，共口径天线能在一个口径中同时实现微波和毫米波的辐射，可以节省天线所占用的空间，实现小型化。
[0003]由于毫米波的波长较短，共口径天线的高频部分将不得不面临复杂的多径效应与电磁干扰，本专利技术提出了在微波与毫米波大频比共口径天线上通过结构设计将四个基片集成波导背腔贴片天线与电磁偶极子的四个电偶极子共用，构成了一个2
×
2的MIMO天线阵列辐射毫米波信号，实现微波频段使用双极化电磁偶极子天线，毫米波频段则结合了MIMO技术，最终实现了具有高集成度，高隔离度等特性，在毫米波频段与MIMO技术结合，且能覆盖多个频段的大频比共口径天线。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有毫米波的波长较短，共口径天线的高频部分面临复杂的多径效应与电磁干扰，提出了一种工作在3.26GHz～5.01GHz和26.82GHz～29.9GHz两个频段且在高频结合MIMO技术的微波与毫米波大频比共口径天线，分别覆盖了N78、N79频段和28GHz毫米波频段，采用了结构复用方案，在实现天线集成化的同时实现了两个频段的正常辐射以及较高的端口隔离度。除此之外，高频部分的MIMO单元采用小型化的基片集成波导背腔贴片天线，具有较高的增益和较低的包络相关系数。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：
[0006]结合MIMO技术的微波与毫米波大频比共口径天线包括：
[0007]2×
2MIMO天线阵列F；
[0008]基片集成波导馈电腔体阵列N；
[0009]电磁偶极子垂直短路部分M；
[0010]电磁偶极子馈电网络G；
[0011]其中，所述2
×
2MIMO天线阵列F包括四个中心对称的2
×
2背腔贴片天线阵列单元，单元与单元之间留有一定的间距。
[0012]每个2
×
2背腔贴片天线阵列单元包括从上至下依次设置的金属贴片P1、介质板
S1，金属贴片P3，以及贯穿介质板S1的若干金属柱M1；所述若干金属柱M1、金属贴片P1、金属贴片P3围成了四个相互连通、大小相同的正方形基片集成波导腔体，腔体中心处留有传导窗口且无金属柱M1设置。
[0013]所述每个基片集成波导腔体对应位置中心处在金属贴片P1上蚀刻有方形槽V1，每个方形槽V1中心均铺设金属贴片P2，金属贴片P2与方形槽留有一定的距离。
[0014]所述金属贴片P2与金属贴片P3之间通过两根贯穿介质板S1的金属柱M2连接；上述两根金属柱M2关于金属贴片P2中心对称。
[0015]每个2
×
2背腔贴片天线阵列单元内位于基片集成波导腔体传导窗口位置处在金属贴片P3上蚀刻有耦合缝隙V2，用于向腔体内耦合高频信号。所述耦合缝隙V2与所述金属柱M1存在一定距离。
[0016]作为优选，金属柱M2偏离贴片中心的方向(即同一基片集成波导腔体内两根金属柱M2所在直线)与耦合缝隙V2的长边平行。
[0017]作为优选，金属柱M2偏离当前基片集成波导腔体内金属贴片P2中心的距离影响天线的阻抗匹配与辐射性能。
[0018]所述基片集成波导馈电腔体阵列N包括四个中心对称的矩形基片集成波导馈电腔体、介质板S2、贯穿介质板S2的4根金属柱M4，四个矩形基片集成波导馈电腔体分别贴合位于四个2
×
2背腔贴片天线阵列单元的下方；
[0019]所述矩形基片集成波导馈电腔体由与2
×
2MIMO天线阵列F共用的金属贴片P3、金属贴片P4、贯穿介质板S2的若干金属柱M3围合而成。
[0020]所述矩形基片集成波导馈电腔体内部远离耦合缝隙V2的位置设有金属柱M4，用于调节馈电腔体阻抗匹配。
[0021]所述矩形基片集成波导馈电腔体内部位置开有一个用于引入高频探针馈电的通孔Q；
[0022]作为优选，金属贴片P1、金属贴片P3、金属贴片P4尺寸相同。
[0023]所述四个基片集成波导背腔贴片天线阵列单元以及矩形基片集成波导馈电腔体整体作为工作在低频的电磁偶极子的电偶极子部分，电磁偶极子天线不另外设置电偶极子贴片。
[0024]所述电磁偶极子垂直短路部分M，包括四个互不接触的垂直放置的弯折90
°
介质板S3、贴合于介质板S3外侧的金属贴片P5。
[0025]所述弯折90
°
介质板S3为一体成型结构，由两块垂直设置的子介质板垂直连接；四个弯折90
°
介质板S3的直角侧朝内设置。
[0026]所述介质板S3上端与介质板S1、S2连接，下端与介质板S4连接，起固定作用。
[0027]所述弯折90
°
放置于介质板S3外侧的垂直短路贴片(即金属贴片P5)连接上述2
×
2背腔贴片天线阵列单元(也即电偶极子)内侧与金属贴片P6，作为磁偶极子工作。
[0028]所述电磁偶极子馈电网络G，与电磁偶极子垂直短路部分M的下端接触，包括从上至下依次设置的金属贴片P6、介质板S4、Y形馈电微带线Y1、Y2。
[0029]所述金属贴片P6中心蚀刻有十字形耦合缝隙V3。
[0030]作为优选，所述十字形耦合缝隙V3位于四个弯折90
°
介质板S3间的缝隙内。
[0031]所述Y形馈电微带线Y1、Y2位于十字形耦合缝隙下方，且Y形馈电微带线Y1、Y2正交
放置，以减小耦合。
[0032]作为优选，所述Y形馈电微带线Y1、Y2均选用一分二微带馈电结构，
[0033]作为优选，为了缩短微带线长度，所述Y形馈电微带线Y1、Y2末端连接圆形金属贴片。
[0034]作为优选，Y形馈电微带线Y1、Y2的尺寸不同，用于调节两个不同极化方向的阻抗匹配。
[0035]作为优选，两条Y形微带线的跨接部分通过截断，Y形馈电微带线Y2中与Y形馈电微带线Y1交叉的部分，在金属贴片P6上开槽并铺设金属贴片P7，利用贯穿介质板S4的金属柱M5连接金属贴片P7与Y形馈电微带线Y2实现。
[0036]下面将本专利技术所述天本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结合MIMO技术的微波与毫米波大频比共口径天线，其特征在于包括：2
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2MIMO天线阵列F；基片集成波导馈电腔体阵列N；电磁偶极子垂直短路部分M；电磁偶极子馈电网络G；其中，所述2
×
2MIMO天线阵列F包括四个中心对称的2
×
2背腔贴片天线阵列单元，单元与单元之间留有一定的间距；每个2
×
2背腔贴片天线阵列单元包括从上至下依次设置的金属贴片P1、介质板S1，金属贴片P3，以及贯穿介质板S1的若干金属柱M1；所述若干金属柱M1、金属贴片P1、金属贴片P3围成了四个相互连通、大小相同的正方形基片集成波导腔体，腔体中心处留有传导窗口且无金属柱M1设置；所述每个基片集成波导腔体对应位置中心处在金属贴片P1上蚀刻有方形槽V1，每个方形槽V1中心均铺设金属贴片P2，金属贴片P2与方形槽留有一定的距离；所述金属贴片P2与金属贴片P3之间通过两根贯穿介质板S1的金属柱M2连接；上述两根金属柱M2关于金属贴片P2中心对称；每个2
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2背腔贴片天线阵列单元内位于基片集成波导腔体传导窗口位置处在金属贴片P3上蚀刻有耦合缝隙V2，用于向腔体内耦合高频信号；所述耦合缝隙V2与所述金属柱M1存在一定距离；所述基片集成波导馈电腔体阵列N包括四个中心对称的矩形基片集成波导馈电腔体、介质板S2、贯穿介质板S2的4根金属柱M4，四个矩形基片集成波导馈电腔体分别贴合位于四个2
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2背腔贴片天线阵列单元的下方；所述矩形基片集成波导馈电腔体由与2
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2MIMO天线阵列F共用的金属贴片P3、金属贴片P4、贯穿介质板S2的若干金属柱M3围合而成；所述矩形基片集成波导馈电腔体内部远离耦合缝隙V2的位置设有金属柱M4，用于调节馈电腔体阻抗匹配；所述矩形基片集成波导馈电腔体内部位置开有一个用于引入高频探针馈电的通孔Q；所述四个基片集成波导背腔贴片天线阵列单元以及矩形基片集成波导馈电腔体整体作为工作在低频的电磁偶极子的电偶极子部分，电磁偶极子天线不另外设置电偶极子贴片；所述电磁偶极子垂直短路部分M，包括四个互不接触的垂直放置的弯折90
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介质板S3、贴合于介质板S3外侧的金属贴片P5；所述介质板S3上端与介质板S1、S2连接，下端与介质板S4连接，起固定作用；所述金属贴片P5连接上述2
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2背腔贴片天线阵列单元内侧与金属贴片P6，作为磁偶极子工作；所述电磁偶极子馈电网络G，与电磁偶极子垂直短路部分M的下端接触，包括从上至下依次设置的金属贴片P6、介质板S4、Y形馈电微带线Y1、Y2；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金华燕，桂维康，罗国清，王文磊，代喜望，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：