一种基于短路针和二极管加载的毫米波频率可调贴片天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于短路针和二极管加载的毫米波频率可调贴片天线，其微带天线本体包括顶层介质基板（1）、中间层介质基板（2）、底层介质基板（3）、第一接地板（4）、内辐射贴片（5）、外辐射贴片（6）、第二接地板（7）、馈电线（8）、馈电同轴（9）、短路针（10）、偏置通孔（11）、二极管（12），内辐射贴片、顶层介质基板、第一接地板、中间层介质基板、第二接地板、底层介质基板、馈电线依次贴合地设置，馈电同轴和偏置通孔贯穿顶层介质基板、底层介质基板设置，短路针贯穿顶层介质基板设置，二极管跨接在内辐射贴片和外辐射贴片之间而设置。本发明专利技术具有馈电简单、结构简单等特点，不需要设计一些额外的结构来拓展带宽。结构来拓展带宽。结构来拓展带宽。

【技术实现步骤摘要】
一种基于短路针和二极管加载的毫米波频率可调贴片天线


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种基于短路针和二极管加载的毫米波频率可调贴片天线。

技术介绍

[0002]随着通信技术的不断发展，5G移动通信技术已经正式开始商用，然而现在商用的5G通信利用的频段主要还是处在低于6GHz的Sub
‑
6G频段，未来的频段会不断升高到24.25GHz～27.5GHz和26.5GHz～29.5GHz这两个世界主流的毫米波频段。天线作为通信系统信息收发的关键组件，一方面需要适应24.25GHz～27.5GHz和26.5GHz～29.5GHz这两个双频毫米波频段；另一方面需求适应于天线模组小型化和高集成度的毫米波微带贴片天线。
[0003]现有技术CN111370867A公开了一种基于单层介质低剖面及多根短路针的双频毫米波微带天线，包括微带天线本体，所述微带天线本体包括单层介质基板、分别设置在单层介质基板两侧端面的接地板及辐射贴片、贯穿单层介质基板设置的馈电同轴及三根短路针；所述馈电同轴及三根所述短路针一端固定在辐射贴片与单层介质基板贴合的一侧端面上，另一端固定在接地板与单层介质基板贴合的一侧端面上；本专利技术在传统的TM10模和TM12模谐振模式的基础上，增加原本没有的2阶和3阶零模谐振模式，从而拓展带宽；同时，通过调整多根短路针的位置来调节2阶和3阶零模谐振模式与原有TM10模和TM12模谐振模式的分布，使得TM10模和2阶零模谐振靠近形成一个频带，TM12模和3阶零模谐振靠近形成另一个频带。
[0004]但现有技术中天线存在不能在不增加天线复杂度前提下获得足够带宽的频带来覆盖未来毫米波波段的主流频段，即无法很好的达成26GHz和28GHz的双频带效果的问题，且不易于集成，容易占据大量空间的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于短路针和二极管加载的毫米波频率可调贴片天线，其通过加载短路针引入了新的零模谐振，其选择了在内辐射贴片和第一接地板之间加载短路针，短路针的添加会增加内辐射贴片表面的电流零点，从而形成新的零模谐振；原有的传统谐振模式与新增的零模的分布情况可以通过调整短路针的位置来调节，最终使得原有谐振模式与其附近的2阶零模相互靠近，如TM
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模和2阶零模谐振靠近可以形成一个拓宽的频带，从而实现了双频天线单频带宽拓展的效果；同时在内辐射贴片和外辐射贴片的角部之间加载二极管，通过二极管的导通和关断两个状态调控天线的等效谐振长度，从而进一步使TM
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模和2阶零模在频谱上整体搬移，进一步拓展带宽以覆盖未来毫米波波段的主流频段，其具有馈电简单、结构简单等特点，不需要设计一些额外的结构来拓展带宽。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种基于短路针和二极管加载的毫米波频率可调贴片天线，其包括微带天线本体，微带天线本体包括顶层介质基板(1)、中间层介质基板(2)、底层介质基板(3)、第一接地板(4)、内辐射贴片(5)、外辐射贴片(6)、第二接地板(7)、馈电线(8)、馈电同轴(9)、短路针(10)、偏置通孔(11)、二极管(12)，顶层介质基板的上侧面贴合地设置有内辐射贴片、外辐射贴片，顶层介质基板的下侧面贴合地设置有第一接地板，第一接地板的下侧面贴合地设置有中间层介质基板，中间层介质基板的下侧面贴合地设置有第二接地板，第二接地板的下侧面贴合地设置有底层介质基板，底层介质基板的下侧面贴合地设置有馈电线，馈电同轴和偏置通孔贯穿顶层介质基板、中间层介质基板、底层介质基板设置，短路针贯穿顶层介质基板设置，二极管跨接在内辐射贴片和外辐射贴片之间而设置，该微带天线本体的工作频率为24GHz～26.65GHz和25.6GHz～29.6GHz。
[0008]进一步地，所述顶层介质基板、中间层介质基板和底层介质基板呈扁形长方体结构，长度为5.2mm，宽度为5mm，厚度分别为0.508mm、0.202mm、0.254mm，顶层介质基板和底层介质基板选用的材料为Rogers 4350，其介电常数ε
r
＝3.48，损耗角正切tanδ＝0.0037，中间层介质基板选用的材料为Rogers 4450，其介电常数ε
r
＝3.52，损耗角正切tanδ＝0.004。
[0009]进一步地，所述第一接地板和第二接地板与顶层介质基板、中间层介质基板、底层介质基板的形状及尺寸相同，第一接地板的材料为铜并与顶层介质基板和中间层介质基板贴合地设置，第二接地板的材料为铜并与底层介质基板和中间层介质基板贴合地设置。
[0010]进一步地，所述内辐射贴片的外轮廓呈矩形结构，长度为2.6mm，宽度为2.5mm，内辐射贴片的材料为铜；外辐射贴片的外轮廓呈U形结构，长度为3mm，宽度为2.9mm，外辐射贴片的材料为铜，内辐射贴片与外辐射贴片之间的缝隙宽度为0.1
‑
0.15mm。
[0011]进一步地，所述馈电同轴及偏置通孔与顶层介质基板的下侧面垂直设置，馈电同轴一端固定在内辐射贴片的与顶层介质基板贴合的一侧端面上，另一端固定在第二接地板的与底层介质基板贴合的一侧端面上；偏置通孔的第一通孔一端固定在内辐射贴片的与顶层介质基板贴合的一侧端面上，另一端固定在第二接地板的与底层介质基板贴合的一侧端面上；偏置通孔的第二通孔一端固定在外辐射贴片的与顶层介质基板贴合的一侧端面上，另一端固定在第二接地板的与底层介质基板贴合的一侧端面上；馈电同轴、第一通孔、第二通孔共线设置；其中，馈电同轴的内轮廓及外轮廓均呈圆形结构，内径为0.3mm，外径为0.8mm，馈电同轴的材料为铜；偏置通孔的材料为铜，直径为0.2mm。
[0012]进一步地，所述短路针与顶层介质基板的下侧端面垂直设置，其一端固定在内辐射贴片的与顶层介质基板贴合的一侧端面上，另一端固定在第一接地板的与顶层介质基板贴合的一侧端面上，短路针直径为0.1mm，材料为铜；短路针与馈电同轴的连线垂直于第一通孔与第二通孔、馈电同轴的连线，且短路针与二极管中心的连线与第一通孔与第二通孔之间的连线的夹角为40
‑
45
°
。
[0013]进一步地，所述二极管与内辐射贴片和外辐射贴片平行设置，二极管一端固定在内辐射贴片的上侧端面，另一端固定在外辐射贴片的上侧端面，二极管设置于内辐射贴片、外辐射贴片的角部，二极管是PIN二极管。
[0014]本专利技术的一种基于短路针和二极管加载的毫米波频率可调贴片天线，其通过加载短路针引入了新的零模谐振，其选择了在内辐射贴片和第一接地板之间加载短路针，短路针的添加会增加内辐射贴片表面的电流零点，从而形成新的零模谐振；原有的传统谐振模
式与新增的零模的分布情况可以通过调整短路针的位置来调节，最终使得原有谐振模式与其附近的2阶零模相互靠近，如TM
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模和2阶零模谐振靠近可以形成一个拓宽的频带，从而实现了双频天线单频带宽本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于短路针和二极管加载的毫米波频率可调贴片天线，其包括微带天线本体，微带天线本体包括顶层介质基板(1)、中间层介质基板(2)、底层介质基板(3)、第一接地板(4)、内辐射贴片(5)、外辐射贴片(6)、第二接地板(7)、馈电线(8)、馈电同轴(9)、短路针(10)、偏置通孔(11)、二极管(12)，顶层介质基板的上侧面贴合地设置有内辐射贴片、外辐射贴片，顶层介质基板的下侧面贴合地设置有第一接地板，第一接地板的下侧面贴合地设置有中间层介质基板，中间层介质基板的下侧面贴合地设置有第二接地板，第二接地板的下侧面贴合地设置有底层介质基板，底层介质基板的下侧面贴合地设置有馈电线，馈电同轴和偏置通孔贯穿顶层介质基板、中间层介质基板、底层介质基板设置，短路针贯穿顶层介质基板设置，二极管跨接在内辐射贴片和外辐射贴片之间而设置，该微带天线本体的工作频率为24GHz～26.65GHz和25.6GHz～29.6GHz。2.如权利要求1所述的一种基于短路针和二极管加载的毫米波频率可调贴片天线，其特征在于，所述顶层介质基板、中间层介质基板和底层介质基板呈扁形长方体结构，长度为5.2mm，宽度为5mm，厚度分别为0.508mm、0.202mm、0.254mm，顶层介质基板和底层介质基板选用的材料为Rogers 4350，其介电常数ε
r
＝3.48，损耗角正切tanδ＝0.0037，中间层介质基板选用的材料为Rogers 4450，其介电常数ε
r
＝3.52，损耗角正切tanδ＝0.004。3.如权利要求2所述的一种基于短路针和二极管加载的毫米波频率可调贴片天线，其特征在于，所述第一接地板和第二接地板与顶层介质基板、中间层介质基板、底层介质基板的形状及尺寸相同，第一接地板的材料为铜并与顶层介质基板和中间层介质基板贴合地设置，第二接地板的材料为铜并与底层介质基板和中间层介质基板贴合地设置。4.如权利要求3所述的一种基于短路针和二极管加载的毫米波频率可调贴片天线，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昊，王磊，刘亮，朱文林，袁智敏，孙祥洪，
申请(专利权)人：江西中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：