一种毫米波高增益的贴片天线阵列制造技术

本申请提供了一种毫米波高增益的贴片天线阵列，包括若干天线单元；若干所述天线单元以n

A millimeter wave high gain patch antenna array

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波高增益的贴片天线阵列


[0001]本申请涉及天线
，特别是一种毫米波高增益的贴片天线阵列。

技术介绍

[0002]近年来，随着第五代无线通信的空前快速发展，毫米波频段，特别是60GHz频段，已成为一些高速无线通信应用场景的主要频段。由于其连续性和足够的带宽，60GHz的通信系统能够实现高达每秒数千兆比特的数据传输速率，这样的特性尤其适用于未压缩的高清视频传输和卫星的高速通信链接。
[0003]尽管毫米波天线相较于现有的通信系统具备传输速率上的优势，但是其具有信道损耗过大的缺点，由于氧气吸收，其额外的损耗大约高达15dB/km。因此，亟需一种大带宽、高增益、高效率、低成本且易于加工的贴片阵列天线，以补偿现有的毫米波天线由氧气吸收引起的显着传播损耗，并确保其存在足够的余量来克服由雨水等引起的其他损耗。

技术实现思路

[0004]鉴于所述问题，提出了本申请以便提供克服所述问题或者至少部分地解决所述问题的一种毫米波高增益的贴片天线阵列，包括：一种毫米波高增益的贴片天线阵列，包括：若干天线单元；若干所述天线单元以n
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n的阵列形式排列；其中，8≤n≤64；每个所述天线单元包括依次层叠设置的辐射层、背腔层和馈电层；所述辐射层的表面设有以2
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2的阵列形式排列的四片辐射贴片；所述辐射层的内部设有由若干金属柱构成的“田”字形腔体；其中，所述“田”字形腔体中的四个子腔体与四片所述辐射贴片一一对应；所述背腔层的表面设有与四片所述辐射贴片一一对应的四个第一槽孔；所述背腔层的内部设有由若干金属柱构成的矩形腔体；所述馈电层的表面设有与四片所述辐射贴片一一对应的四个第二槽孔；所述馈电层的内部设有由若干金属柱构成的一分四馈电结构；当射频信号输入各个所述天线单元时，所述一分四馈电结构将所述射频信号的能量均分成相同大小，依次通过所述第二槽孔、所述矩形腔体、所述第一槽孔和所述“田”字形腔体输送到各个所述辐射贴片，各个所述天线单元的辐射能量叠加，实现所述贴片天线阵列的高增益辐射。
[0005]优选的，所述辐射贴片呈十字形；所述辐射贴片的四个角上分别设有相同的矩形切口。
[0006]优选的，所述一分四馈电结构包括对称设置的两个一分二馈电结构和连接两个所述一分二馈电结构的连接结构；两个所述一分二馈电结构分别呈凹字形；所述连接结构呈矩形。
[0007]优选的，所述馈电层的内部还设有由若干金属柱构成的波导接口到介质集成波导的转换结构。
[0008]优选的，所述转换结构包括对称设置的两个子转换结构；两个所述子转换结构与
两个所述一分二馈电结构一一对应；每个所述子转换结构分别包括设置在所述一分二馈电结构内部的五个金属柱。
[0009]优选的，所述天线单元还包括设置在所述馈电层侧边的接地层；所述接地层的表面设有中心槽孔。
[0010]优选的，所述辐射层、背腔层和所述馈电层的横截面分别呈正方形。
[0011]优选的，所述辐射层、所述背腔层和所述馈电层的横截面的边长为8.5mm；所述辐射层、所述背腔层和所述馈电层的厚度分别为1.51mm。
[0012]优选的，所述辐射层、所述背腔层和所述馈电层的周缘位置分别设有固定孔；所述固定孔内设有用于固定连接所述辐射层、所述背腔层和所述馈电层的绝缘螺钉。
[0013]优选的，所述辐射层与所述背腔层之间以及所述背腔层与所述馈电层之间分别设有可导热导电的粘合剂薄膜。
[0014]本申请具有以下优点：在本申请的实施例中，通过以n
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n的阵列形式排列的若干天线单元；其中，8≤n≤64；每个所述天线单元包括依次层叠设置的辐射层、背腔层和馈电层；所述辐射层的表面设有以2
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2的阵列形式排列的四片辐射贴片；所述辐射层的内部设有由若干金属柱构成的“田”字形腔体；其中，所述“田”字形腔体中的四个子腔体与四片所述辐射贴片一一对应；所述背腔层的表面设有与四片所述辐射贴片一一对应的四个第一槽孔；所述背腔层的内部设有由若干金属柱构成的矩形腔体；所述馈电层的表面设有与四片所述辐射贴片一一对应的四个第二槽孔；所述馈电层的内部设有由若干金属柱构成的一分四馈电结构；当射频信号输入各个所述天线单元时，所述一分四馈电结构将所述射频信号的能量均分成相同大小，依次通过所述第二槽孔、所述矩形腔体、所述第一槽孔和所述“田”字形腔体输送到各个所述辐射贴片，各个所述天线单元的辐射能量叠加，实现所述贴片天线阵列的高增益辐射；所述贴片天线阵列具有优异的传输速率，同时具有较大的带宽和较高的增益，可以充分补偿由于氧气吸收引起的传播损耗；并且，所述贴片天线阵列加工简单，成本较低，在60GHz通信的应用场景中可以起到重要作用。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请的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申请的一些实施例，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获得其他的附图。
[0016]图1是本申请一实施例提供的一种贴片天线阵列的结构示意图。
[0017]图2是本申请一实施例提供的一种贴片天线阵列中辐射层阵列的结构示意图。
[0018]图3是本申请一实施例提供的一种贴片天线阵列中背腔层阵列的结构示意图。
[0019]图4是本申请一实施例提供的一种贴片天线阵列中馈电层阵列的结构示意图。
[0020]图5是本申请一实施例提供的一种贴片天线阵列中馈电层的结构示意图。
[0021]图6是本申请一实施例提供的一种贴片天线阵列中馈电层的波导转换示意图。
[0022]图7是本申请一实施例提供的一种贴片天线阵列中第三金属层的结构示意图。
[0023]图8是本申请一实施例提供的一种贴片天线阵列中第三介质层的结构示意图。
[0024]图9是本申请一实施例提供的一种贴片天线阵列中接地层的结构示意图。
[0025]图10是本申请一实施例提供的一种贴片天线阵列的加工实物图（正面）。
[0026]图11是本申请一实施例提供的一种贴片天线阵列的加工实物图（背面）。
[0027]图12是本申请一实施例提供的一种贴片天线阵列中一分四馈电结构的S参数测量曲线。
[0028]图13 是本申请一实施例提供的一种贴片天线阵列中一分四馈电结构的输出相位测量曲线。
[0029]图14是本申请一实施例提供的一种贴片天线阵列的仿真和测量S11曲线。
[0030]图15是本申请一实施例提供的一种贴片天线阵列的增益随角度变化的仿真曲线。
[0031]图16是本申请一实施例提供的一种贴片天线阵列的增益随角度变化的测量曲线。
[0032]图17是本申请一实施例提供的一种贴片天线阵列的仿真增益、测量增益和去除了电介质幅度的仿真增益随频率的变化曲线。
[0033]说明书附图中的附图标记如下：100、辐射层；200、背腔层；300、馈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种毫米波高增益的贴片天线阵列，其特征在于，包括：若干天线单元；若干所述天线单元以n
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n的阵列形式排列；其中，8≤n≤64；每个所述天线单元包括依次层叠设置的辐射层、背腔层和馈电层；所述辐射层的表面设有以2
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2的阵列形式排列的四片辐射贴片；所述辐射层的内部设有由若干金属柱构成的“田”字形腔体；其中，所述“田”字形腔体中的四个子腔体与四片所述辐射贴片一一对应；所述背腔层的表面设有与四片所述辐射贴片一一对应的四个第一槽孔；所述背腔层的内部设有由若干金属柱构成的矩形腔体；所述馈电层的表面设有与四片所述辐射贴片一一对应的四个第二槽孔；所述馈电层的内部设有由若干金属柱构成的一分四馈电结构；当射频信号输入各个所述天线单元时，所述一分四馈电结构将所述射频信号的能量均分成相同大小，依次通过所述第二槽孔、所述矩形腔体、所述第一槽孔和所述“田”字形腔体输送到各个所述辐射贴片，各个所述天线单元的辐射能量叠加，实现所述贴片天线阵列的高增益辐射。2.根据权利要求1所述的贴片天线阵列，其特征在于，所述辐射贴片呈十字形；所述辐射贴片的四个角上分别设有相同的矩形切口。3.根据权利要求1所述的贴片天线阵列，其特征在于，所述一分四馈电结构包括对称设置的两个一分二馈电结构和连接两个所述一分二馈电结构的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋溱，赵宗胜，陈国胜，
申请(专利权)人：盛纬伦深圳通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：