一种宽波束毫米波圆极化磁电偶极子天线制造技术

本发明专利技术公开了一种宽波束毫米波圆极化磁电偶极子天线，包括层叠排布的第一介质基板、金属层以及第二介质基板，第一介质基板上设有旋转对称的两个L形贴片，两个L形贴片的外围设置分裂环，分裂环沿圆周方向均匀的切割了若干个缝隙，金属层中间切去一块形成耦合缝隙，第二介质基板内设置微带馈线，两个L形贴片与金属层之间通过第一金属化通孔连接，分裂环的每个缝隙处均设置一个第二金属化通孔，第二金属化通孔穿过第一介质基板与金属层接触，两个L形贴片的L形开口与分裂环之间的空隙设置第三金属化通孔，第三金属通过穿过第一介质基板与金属层接触；本发明专利技术的优点在于：天线的3

【技术实现步骤摘要】
一种宽波束毫米波圆极化磁电偶极子天线


[0001]本专利技术涉及天线
，更具体涉及一种宽波束毫米波圆极化磁电偶极子天线。

技术介绍

[0002]现代无线通信技术正在快速发展来满足人们对信息需求。随着5G时代的到来，毫米波频段逐渐被越来越多的利用，毫米波天线的设计就变得非常的需要。此外，相比于线极化天线只能接收与它相同的线极化波，圆极化(CP)天线可以接收任意线极化波，也可以接收圆极化波，可以避免发射与接收天线因极化不匹配的关系而造成极化损耗。圆极化天线在解决极化失配、抑制雨雾干扰、消除法拉第效应方面性能优异。因此对于毫米波频段的圆极化天线的研究设计是非常重要的。
[0003]但是，目前大多数毫米波圆极化天线的工作都集中在宽的3
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dB轴比带宽上，而不是加宽3
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dB轴比波束宽度和辐射方向图的半功率波束带宽。具有宽3
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dB轴比波束宽度和半功率波束带宽的CP天线具有许多优点。例如，它们是CP波束扫描阵列单元天线的最佳候选者，然后可以实现广角范围内的通信。因此提升CP天线的3
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dB轴比波束宽度以及半功率波束带宽是目前亟需解决的问题。
[0004]中国专利公开号CN114566794A，公开了一种5G毫米波双极化磁电偶极子滤波天线，包括顶层介质基板、底层介质基板和中间粘合层；顶层介质基板上表面印刷辐射体结构、十字形金属贴片、环形金属结构，辐射体结构连接到顶层介质基板下表面，十字形金属贴片连接至底层介质板的馈电微带线上，环形金属结构包围辐射体结构；顶层介质基板下表面印刷金属地，金属地上加载圆缝隙，底层介质基板上表面印刷圆环贴片，下表面印刷两组一分二的馈电微带线，一条微带线末端印刷一个枝节线；电偶极子长度和磁偶极子高度控制低频辐射零点；环形金属结构和差分电路控制高频辐射零点。该天线有效提升带外抑制水平，一定程度上提升了天线带宽，但是该天线无法实现圆极化，并非圆极化天线，并不涉及如何提升3
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dB轴比波束宽度以及半功率波束带宽，从而难以实现广角范围内的通信。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于如何提升CP天线的3
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dB轴比波束宽度以及半功率波束带宽，从而实现广角范围内的通信。
[0006]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种宽波束毫米波圆极化磁电偶极子天线，包括层叠排布的第一介质基板、金属层以及第二介质基板，所述第一介质基板上设有旋转对称的两个L形贴片，所述两个L形贴片的外围设置分裂环，所述分裂环沿圆周方向均匀的切割了若干个缝隙，所述金属层中间切去一块形成耦合缝隙，所述第二介质基板内设置微带馈线，所述两个L形贴片与金属层之间通过第一金属化通孔连接，所述分裂环的每个缝隙处均设置一个第二金属化通孔，第二金属化通孔穿过第一介质基板与金属层接触，所述两个L形贴片的L形开口与分裂环之间的空隙设置第三金属化通孔，第三金属通
过穿过第一介质基板与金属层接触。
[0007]有益效果：本专利技术在两个L形贴片周围添加分裂环，改善了天线的3
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dB轴比波束宽度，通过在分裂环间隙之间添加第二金属化通孔，由于其引向作用，可以将天线的辐射向四周拉伸，大幅扩宽了天线的半功率波瓣宽度，通过在分裂环和L形贴片之间添加第三金属化通孔，将天线的辐射向两个对角线方向进一步拉伸，进一步地提升了天线的半功率波束宽度，从而实现广角范围内的通信。
[0008]进一步地，所述两个L形贴片位于第一介质基板的上表面，所述金属层位于第一介质基板的下表面，所述微带馈线位于第二介质基板的下表面。
[0009]进一步地，所述第一介质基板采用罗杰斯4003C介质基板，介电常数为3.55，损耗正切tanδ＝0.0027，第二介质基板采用罗杰斯5880介质基板，介电常数为2.2，损耗正切tanδ＝0.0009。
[0010]进一步地，所述金属层中间切去一块矩形结构，形成矩形的耦合缝隙。
[0011]进一步地，所述第一金属化通孔的下方与耦合缝隙接触。
[0012]进一步地，所述微带馈线的部分区域位于耦合缝隙下方。
[0013]进一步地，所述两个L形贴片等效为电偶极子，所述耦合缝隙等效为磁偶极子。
[0014]进一步地，所述微带馈线位于第二介质基板边缘的一端设置馈电端口，电磁能量从馈电端口耦合进入天线内部。
[0015]进一步地，所述第一金属化通孔、第二金属化通孔及第三金属化通孔的高度为天线圆极化中心频率的四分之一波长，所述第一介质基板的中心到分裂环的距离为辐射口径，所述辐射口径等于天线圆极化中心频率对应波长的一半。
[0016]更进一步地，通过控制第二金属化通孔和/或第三金属化通孔的数量和位置，调控天线的辐射方向以及辐射范围。
[0017]本专利技术的优点在于：
[0018](1)本专利技术在两个L形贴片周围添加分裂环，改善了天线的3
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dB轴比波束宽度，通过在分裂环间隙之间添加第二金属化通孔，由于其引向作用，可以将天线的辐射向四周拉伸，大幅扩宽了天线的半功率波瓣宽度，通过在分裂环和L形贴片之间添加第三金属化通孔，将天线的辐射向两个对角线方向进一步拉伸，进一步地提升了天线的半功率波束宽度，从而实现广角范围内的通信。
[0019](2)本专利技术的宽波束圆极化天线整体为平面结构，低剖面，且结构非常简单，易于设计优化，易于加工制作和集成，有利于实现低成本。
[0020](3)本专利技术的宽波束圆极化天线结构紧凑，最大辐射口径仅约为半波长，易于进一步扩展成为阵列天线结构。
[0021](4)本专利技术两个L形贴片上的第一金属化通孔的高度为天线圆极化中心频率的四分之一波长，两个L形贴片可以产生90
°
的相位差，因此天线能够实现圆极化。
[0022](5)本专利技术通过控制第二金属化通孔和/或第三金属化通孔的数量和位置，可以较为灵活地调控该天线向四周的辐射。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例所提供的一种宽波束毫米波圆极化磁电偶极子天线的三维结
构透视示意图；
[0024]图2为图1的三维结构示意图对应的建模效果图；
[0025]图3为本专利技术实施例所提供的一种宽波束毫米波圆极化磁电偶极子天线的第一介质基板、第二介质基板以及金属层的拆分示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例所提供的一种宽波束毫米波圆极化磁电偶极子天线中第一介质基板俯视图；
[0027]图5为本专利技术实施例所提供的一种宽波束毫米波圆极化磁电偶极子天线中金属层示意图；
[0028]图6为本专利技术实施例所提供的一种宽波束毫米波圆极化磁电偶极子天线中第二介质基板示意图；
[0029]图7为本专利技术实施例所提供的一种宽波束毫米波圆极化磁电偶极子天线的剖视图；
[0030]图8为本专利技术实施例所提供的一种宽波束毫米波圆极化磁电偶极子天线在没有第三金属化通孔时的辐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽波束毫米波圆极化磁电偶极子天线，其特征在于，包括层叠排布的第一介质基板、金属层以及第二介质基板，所述第一介质基板上设有旋转对称的两个L形贴片，所述两个L形贴片的外围设置分裂环，所述分裂环沿圆周方向均匀的切割了若干个缝隙，所述金属层中间切去一块形成耦合缝隙，所述第二介质基板内设置微带馈线，所述两个L形贴片与金属层之间通过第一金属化通孔连接，所述分裂环的每个缝隙处均设置一个第二金属化通孔，第二金属化通孔穿过第一介质基板与金属层接触，所述两个L形贴片的L形开口与分裂环之间的空隙设置第三金属化通孔，第三金属通过穿过第一介质基板与金属层接触。2.根据权利要求1所述的一种宽波束毫米波圆极化磁电偶极子天线，其特征在于，所述两个L形贴片位于第一介质基板的上表面，所述金属层位于第一介质基板的下表面，所述微带馈线位于第二介质基板的下表面。3.根据权利要求1所述的一种宽波束毫米波圆极化磁电偶极子天线，其特征在于，所述第一介质基板采用罗杰斯4003C介质基板，介电常数为3.55，损耗正切tanδ＝0.0027，第二介质基板采用罗杰斯5880介质基板，介电常数为2.2，损耗正切tanδ＝0.0009。4.根据权利要求1所述的一种宽波束毫米波圆极化...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐光辉，王超，黄志祥，李民权，鲁先龙，徐振华，汪伟，罗彦斌，陈明，郑雨阳，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：