一种毫米波宽带圆极化差分螺旋天线制造技术

本发明专利技术公开一种毫米波宽带圆极化差分螺旋天线，包括螺旋辐射单元、振子馈电单元、差分金属通孔、腔体单元和多层介质板；所述腔体单元包括金属腔体和介质波导腔体，所述介质波导腔体设置于多层介质板内部，所述金属腔体设置于多层介质板外部，所述螺旋辐射单元设置于顶层介质板的上侧，所述振子馈电单元设置于底层介质板的下侧，所述差分金属通孔贯穿于多层介质板，所述振子馈电单元通过差分金属通孔传输射频差分信号至螺旋辐射单元。本发明专利技术由差分传输线直接馈电，无需巴伦等转换结构，减少了传输过程中的能量损耗，提高了能量传输效率，且利用了螺旋结构的行波及圆极化的特性，实现了宽带内的圆极化电磁波束的辐射。宽带内的圆极化电磁波束的辐射。宽带内的圆极化电磁波束的辐射。

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波宽带圆极化差分螺旋天线


[0001]本专利技术涉及毫米波天线
，具体涉及一种毫米波宽带圆极化差分螺旋天线。

技术介绍

[0002]毫米波由于其绝对带宽大、波长短、特殊的大气传播特性等特点，在通信技术、医疗成像、毫米波雷达探测等多个领域发挥着重大作用，毫米波技术也引起国内外学者进一步的深入和广泛研究。
[0003]相比于线极化电磁波，圆极化电磁波具有抗干扰性强、可减小信道极化适配等优势，因此，圆极化天线设计一直备受关注及广泛研究。毫米波段天线物理尺寸小、加工难度大，且毫米波系统正往高集成化方向发展，同时宽带轴比作为圆极化天线的重要性能一直以来都是设计难点，这些都严重限制了可用于高集成化的毫米波系统的宽带圆极化天线实现途径。
[0004]鉴于上述缺陷，本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术缺陷，本专利技术采用的技术方案在于，提供一种毫米波宽带圆极化差分螺旋天线。
[0006]一种毫米波宽带圆极化差分螺旋天线，包括螺旋辐射单元、振子馈电单元、差分金属通孔、腔体单元和多层介质板；所述腔体单元包括金属腔体和介质波导腔体，所述金属腔体设置于多层介质板外部并位于螺旋辐射单元的上方，所述介质波导腔体设置于多层介质板内部并位于螺旋辐射单元与振子馈电单元之间，所述螺旋辐射单元设置于顶层介质板的上侧，所述振子馈电单元设置于底层介质板的下侧，所述差分金属通孔贯穿于多层介质板，所述振子馈电单元通过差分金属通孔传输射频差分信号至螺旋辐射单元，所述螺旋辐射单元辐射电磁波波束经所述介质波导腔体、金属腔体优化调整，再辐射至自由空间。
[0007]进一步的，所述振子馈电单元包括差分传输线，所述差分传输线沿多层介质板的竖直轴线方向对称设置，所述差分传输线的外侧中部呈凹陷状，所述差分传输线外侧一端呈阶梯状，另一端呈倾斜状，所述差分传输线的内侧呈直线状，所述差分传输线的一端连接差分金属通孔，所述差分传输线的另一端为馈电端口。
[0008]进一步的，所述差分传输线之间设置有缝隙，所述缝隙沿差分传输线的长度方向延伸，所述缝隙宽度保持不变。
[0009]进一步的，所述螺旋辐射单元包括两个螺旋天线振子，两个所述螺旋天线振子的末端呈尖刀形，两个所述螺旋天线振子首端均与差分金属通孔连接，所述差分传输线通过差分金属通孔传输射频差分信号至螺旋天线振子，所述螺旋天线振子辐射圆极化电磁波束。
[0010]进一步的，所述螺旋天线振子的内、外螺旋线半径随着螺旋线旋转角度变化的表
达式分别为：
[0011]R1＝r0+a0θ,θ∈[θ0,N0*2π]，
[0012]R2＝r1+a1θ,θ∈[θ1,N1*2π]；
[0013]其中，R1为螺旋臂的内圈螺旋线半径，r0为内圈螺旋线初始半径，a0为内圈螺旋线增长率；R2为螺旋臂的外圈螺旋线半径，r1为外圈螺旋线初始半径，a1为外圈螺旋线增长率；θ为螺旋线旋转角度变量，θ0为内圈螺旋线旋转起始角度，θ1为外圈螺旋线旋转起始角度，N0为内圈螺旋线旋转圈数，N1为外圈螺旋线旋转圈数。
[0014]进一步的，所述介质波导腔体包括方形SIW腔体和柱形SIW腔体，所述方形SIW腔体设置于柱形SIW腔体的上方，所述柱形SIW腔体和方形SIW腔体作为介质波导组合腔，共同作用于调节螺旋辐射单元辐射的电磁波波束。
[0015]进一步的，多层所述介质板之间设置有用于将相邻介质板粘连的半固化片。
[0016]进一步的，所述介质波导腔体的高度大于金属腔体的高度。
[0017]与现有技术比较本专利技术的有益效果在于：
[0018]本专利技术中天线的馈电输入口为覆铜在介质板的一对差分传输线，通过差分金属通孔传输差分信号，给螺旋天线振子馈电，且通过多重腔体组合设计来提高天线增益、改善天线远场方向图；结构上，更便于微波分系统结构的集成；性能上，由差分传输线直接馈电，无需巴伦等转换结构，减少了传输过程中的能量损耗，提高了能量传输效率，且利用了螺旋结构的行波及圆极化的特性，实现了宽带内的圆极化电磁波束的辐射，同时，腔体单元的设计提高了辐射波束的远场方向图性能。
附图说明
[0019]图1为所述毫米波宽带圆极化差分螺旋天线的结构示意图；
[0020]图2为所述毫米波宽带圆极化差分螺旋天线的侧视图；
[0021]图3为所述毫米波宽带圆极化差分螺旋天线的第一层覆铜层的结构示意图；
[0022]图4为所述毫米波宽带圆极化差分螺旋天线的第二层覆铜层的结构示意图；
[0023]图5为所述毫米波宽带圆极化差分螺旋天线的第三层覆铜层的结构示意图；
[0024]图6为所述毫米波宽带圆极化差分螺旋天线的第四层覆铜层的结构示意图；
[0025]图7为所述毫米波宽带圆极化差分螺旋天线的第五层覆铜层的结构示意图；
[0026]图8为所述毫米波宽带圆极化差分螺旋天线的第六层覆铜层的结构示意图；
[0027]图9为所述毫米波宽带圆极化差分螺旋天线的反射系数图；
[0028]图10为所述毫米波宽带圆极化差分螺旋天线的轴比图；
[0029]图11为所述毫米波宽带圆极化差分螺旋天线的实际增益图；
[0030]图12为所述毫米波宽带圆极化差分螺旋天线的垂直于差分传输线的二维远场方向图；
[0031]图13为所述毫米波宽带圆极化差分螺旋天线的平行于差分传输线的二维远场方向图。
[0032]图中数字表示：
[0033]101
‑
金属外壳体；102
‑
金属腔体；103
‑
金属壳体PCB槽；104
‑
方形SIW腔体；105
‑
柱形SIW腔体；106
‑
防泄露金属通孔；201
‑
螺旋天线振子；202
‑
差分金属通孔；203
‑
差分传输
线；301
‑
第一层介质板；302
‑
第二层介质板；303
‑
第三层介质板；311
‑
第一层半固化片；312
‑
第二层半固化片；321
‑
第一层覆铜层；322
‑
第二层覆铜层；323
‑
第三层覆铜层；324
‑
第四层覆铜层；325
‑
第五层覆铜层；326
‑
第六层覆铜层。
具体实施方式
[0034]以下结合附图，对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0035]本专利技术所述一种毫米波宽带圆极化差分螺旋天线，包括螺旋辐射单元、振子馈电单元、差分金属通孔202、腔体单元和多层介质板；所述腔体单元包括金属腔体102和介质波导腔体，所述介质波导腔体设置于多层介质板内部并位于螺旋辐射单元与振子馈电单元之间，所述金属本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种毫米波宽带圆极化差分螺旋天线，其特征在于，包括螺旋辐射单元、振子馈电单元、差分金属通孔、腔体单元和多层介质板；所述腔体单元包括金属腔体和介质波导腔体，所述金属腔体设置于多层介质板外部并位于螺旋辐射单元的上方，所述介质波导腔体设置于多层介质板内部并位于螺旋辐射单元与振子馈电单元之间，所述螺旋辐射单元设置于顶层介质板的上侧，所述振子馈电单元设置于底层介质板的下侧，所述差分金属通孔贯穿于多层介质板，所述振子馈电单元通过差分金属通孔传输射频差分信号至螺旋辐射单元，所述螺旋辐射单元辐射电磁波波束经所述介质波导腔体、金属腔体优化调整，再辐射至自由空间。2.如权利要求1所述的毫米波宽带圆极化差分螺旋天线，其特征在于，所述振子馈电单元包括差分传输线，所述差分传输线沿多层介质板的竖直轴线方向对称设置，所述差分传输线的外侧中部呈凹陷状，所述差分传输线外侧一端呈阶梯状，另一端呈倾斜状，所述差分传输线的内侧呈直线状，所述差分传输线的一端连接差分金属通孔，所述差分传输线的另一端为馈电端口。3.如权利要求2所述的毫米波宽带圆极化差分螺旋天线，其特征在于，所述差分传输线之间设置有缝隙，所述缝隙沿差分传输线的长度方向延伸，所述缝隙宽度保持不变。4.如权利要求2所述的毫米波宽带圆极化差分螺旋天线，其特征在于，所述螺旋辐射单元包括两个螺旋天线振子，两个所述螺旋天线振子的末端呈尖刀形，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈会永，陈林，王健，
申请(专利权)人：博微太赫兹信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：