一种基于SIW馈电的宽频带毫米波磁电偶极子天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于SIW馈电的宽频带毫米波磁电偶极子天线，包括基片集成波导SIW，基片集成波导SIW上方依次设置PP板、上介质基板，上介质基板的上表面设置有两处开口谐振环和加载开口谐振环的H形金属贴片；基片集成波导SIW包括有从上到下依次设有的上层金属板、下介质基板、接地板，上层金属板上设置有沙漏形缝隙；上层金属板上设置有两处金属盲孔，两处金属盲孔分别连接H形金属贴片和上层金属板结构。本发明专利技术在－10dB的阻抗带宽为38.5％，高于同类型天线的带宽。本发明专利技术在频带范围内增益大于5.5dBi，最大增益约为7.5dBi，而且增益稳定。本发明专利技术仅用一层SIW结构和H形金属贴片便可以实现宽频带毫米波，对5G移动通信有着十分重要的意义。的意义。的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SIW馈电的宽频带毫米波磁电偶极子天线


[0001]本专利技术涉及天线领域，尤其涉及一种基于SIW馈电的宽频带毫米波磁电偶极子天线。

技术介绍

[0002]5G移动通信具有Sub
‑
6GHz和毫米波两个频段，但随着终端用户的增加，Sub
‑
6GHz频谱带宽变得十分拥挤，频谱资源严重匮乏，而毫米波频段频谱资源丰富，可以有效解决上述问题，宽频带技术对于充分发挥毫米波丰富频谱资源具有重要意义。
[0003]磁电偶极子天线带宽、交叉极化低、后向辐射小，是实现宽频带毫米波天线的良好选择，“一种基片集成波导馈电的毫米波磁电偶极子天线设计”一文中采用SIW矩形缝隙耦合馈电磁电偶极子在毫米波实现宽频带特性，天线整体尺寸较小，“SIW缝隙耦合馈电的宽带毫米波天线的研究与应用”一文中提出了一种SIW蝶形缝隙耦合馈电拱形磁电偶极子天线，上述二者在毫米波频段损耗低，易集成，但带宽均为30％左右。综上所述，现有SIW馈电的磁电偶极子天线带宽仍有进一步拓宽的可能性。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的上述不足，本专利技术提供了一种天线带宽更宽的基于SIW馈电的宽频带毫米波磁电偶极子天线。
[0005]为达到上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案为：包括基片集成波导SIW，所述基片集成波导SIW上方依次设置PP板、上介质基板，所述上介质基板的上表面设置有两处开口谐振环和加载开口谐振环的H形金属贴片，两处开口谐振环设置在H形金属贴片外部的上下凹槽内；基片集成波导SIW包括有从上到下依次设有的上层金属板、下介质基板、接地板，上层金属板上设置有沙漏形缝隙，上介质基板上设置有两处金属盲孔，两处金属盲孔分别与H形金属贴片、上层金属贴片相连，两处金属盲孔分别连接在沙漏形缝隙的两侧腰间。
[0006]进一步地，基片集成波导SIW的下介质基板设置有若干金属孔形成的金属通孔，若干金属通孔与上层金属板、接地板构成SIW结构。
[0007]进一步地，H形金属贴片设置有H形镂空部，H形镂空部在靠近竖向对称轴的一侧设置有四处阶梯部。
[0008]进一步地，开口谐振环为双开口谐振环，每处开口谐振环包括有与H形金属贴片连接的外开口谐振环，以及与外开口谐振环相对设置的内开口谐振环。
[0009]进一步地，H形金属贴片的外部四角处均设置有倒角，倒角的长度为0.8mm，宽度为0.35mm。
[0010]进一步地，H形镂空部在靠近竖向对称轴的一侧设置有阶梯部，阶梯部包括有依次连接的三个阶梯，每个阶梯的竖向高度差分别为0.2mm、0.45mm、0.4mm，每个阶梯的横向宽度差分别为0.5mm、0.3mm、0.2mm。
[0011]进一步地，外开口谐振环包括有与H形金属贴片连接的第一横向段，第一横向段的
两端分别设有依次相连且向内弯折的第一折弯部、第二折弯部和第三折弯部，每处折弯部的折弯角度为90
°
，第三折弯部的末端朝向内开口谐振环，外开口谐振环呈凹字形。第一横向段、第一折弯部、第二折弯部和第三折弯部的长度分别为1.0mm、0.7mm、0.45mm、0.4mm，外开口谐振环的宽度为0.08mm。H形金属贴片与第一横向段的中部连接。
[0012]进一步地，内开口谐振环呈“C”字形，内开口谐振环的“C”字形开口朝向两处第三折弯部的末端；内开口谐振环的宽度为0.08mm；内开口谐振环包括有第二横向段，第二横向段的两端分别设置有向内的第四折弯部，第四折弯部的折弯角度为90
°
；第二横向段和第四折弯部的长度分别为0.64mm和0.17mm。
[0013]进一步地，第二横向段上设置有与H形金属贴片连接的连接部，连接部的宽度等于内开口谐振环的宽度；连接部的长度为0.25mm。
[0014]进一步地，上介质基板(1)和下介质基板为PCB板，接地板和上层金属板均为覆铜板。
[0015]进一步地，上介质基板与下介质基板的安装时，沙漏形缝隙与H形金属贴片的几何中心在俯视图中重合。
[0016]本专利技术的有益效果为：本专利技术中H形金属贴片的结构有利于天线阻抗匹配。通过有效拓宽了磁电偶极子天线在毫米波频段的带宽。本专利技术的开口谐振环的结构，有利于拓宽天线带宽。可以充分发挥毫米波频谱资源丰富的优点。本专利技术天线－10dB阻抗带宽为38.5％，高于同类型天线的带宽。本专利技术在频带范围内增益均大于5.5dBi，最大增益约为7.5dBi，在工作频带范围内增益较为稳定。本专利技术天线在谐振频点24GHz和30GHz处的E面和H面交叉极化低，天线辐射特性良好。本专利技术仅用一层SIW结构和镜像对称的加载开口谐振环的H形金属贴片便实现了宽频带毫米波，对5G移动通信有着十分重要的意义。本专利技术仅有两层介质基板构成，电路工艺加工简单、适用于大批量加工；本专利技术加工成本十分低廉，非常适合微波毫米波电路的集成设计和大批量制作。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的整体外形结构示意图；
[0018]图2为本专利技术拆去上介质基板后的外形结构示意图；
[0019]图3为本专利技术中下介质基板的俯视图；
[0020]图4为本专利技术中上介质基板的俯视图；
[0021]图5为本专利技术中开口谐振环的示意图；
[0022]图6为本专利技术的实施例中的S11参数仿真结果图；
[0023]图7为本专利技术的实施例中的Gain(IEEE)参数仿真结果图；
[0024]图8为本专利技术的实施例中谐振频点为24GHz时的天线辐射方向图；
[0025]图9为本专利技术的实施例中谐振频点为30GHz时的天线辐射方向图。
[0026]图中主要部件符号说明如下：
[0027]1、上介质基板；2、H形金属贴片；3、沙漏形缝隙；4、上层金属板；5、下介质基板；6、金属盲孔；7、PP板；8、开口谐振环；9、接地板；
[0028]81、外开口谐振环；811、第一横向段；812、第一折弯部；813、第二折弯部；814、第三折弯部；
[0029]82、内开口谐振环；821、第二横向段；822、第四折弯部。
具体实施方式
[0030]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0031]基于SIW馈电的宽频带毫米波磁电偶极子天线包括基片集成波导SIW，基片集成波导SIW上方依次设置PP板7、上介质基板1，上介质基板1的上表面设置有两处开口谐振环8和加载开口谐振环8的H形金属贴片2；两处设置在H形金属贴片2外部的上下凹槽内，开口谐振环8与H形金属贴且处于同一平面。上介质基板1、上层金属板4和下介质基板5的长、宽相等，长度和宽度分别为7.38mm和5.85mm。H形金属贴片2长3.87mm，宽为3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SIW馈电的宽频带毫米波磁电偶极子天线，其特征在于，包括基片集成波导SIW，所述基片集成波导SIW上方依次设置PP板(7)、上介质基板(1)，所述上介质基板(1)的上表面设置有两处开口谐振环(8)和加载开口谐振环(8)的H形金属贴片(2)，两处所述开口谐振环(8)设置在所述H形金属贴片(2)外部的上下凹槽内；所述基片集成波导SIW包括有从上到下依次设有的上层金属板(4)、下介质基板(5)、接地板(9)，所述上层金属板(4)上设置有沙漏形缝隙(3)；所述上介质基板(1)上设置有两处金属盲孔(6)，两处所述金属盲孔(6)分别与所述H形金属贴片(2)和上层金属板(4)连接，两处所述金属盲孔(6)分别连接在沙漏形缝隙(3)的两侧腰间。2.根据权利要求1所述的一种基于SIW馈电的宽频带毫米波磁电偶极子天线，其特征在于，所述基片集成波导SIW的下介质基板(5)设置有若干金属通孔。3.根据权利要求1所述的一种基于SIW馈电的宽频带毫米波磁电偶极子天线，其特征在于，所述H形金属贴片(2)设置有H形镂空部，所述H形镂空部在靠近竖向对称轴的一侧设置有四处阶梯部。4.根据权利要求3所述的一种基于SIW馈电的宽频带毫米波磁电偶极子天线，其特征在于，所述阶梯部包括有依次连接的三个阶梯，每个所述阶梯的竖向高度差分别为0.2mm、0.45mm、0.4mm，每个所述阶梯的横向宽度差分别为0.5mm、0.3mm、0.2mm。5.根据权利要求1所述的一种基于SIW馈电的宽频带毫米波磁电偶极子天线，其特征在于，所述H形金属贴片(2)的外部四角处均设置有倒角，所述倒角的长度为0.8mm，宽度为0.35mm。6.根据权利要求1所述的一种基于SIW馈电的宽频带毫米波磁电偶极子天线，其特征在于，所述开口谐振环(8)为双开口谐振环，每处所述开口谐振环(8)包括有与H形金属贴片(2)连接的外开口谐振环(81)，以及与外开口谐振环(81)相对设置的内开口谐振环(82)。7.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪明，乔小斌，赵塔，付彩欣，刘金安，李相强，倪树成，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：