一种应用于制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于

【技术实现步骤摘要】
一种应用于K波段的高隔离度锥状波束收发天线


[0001]本专利技术属于天线
，尤其涉及一种应用于
K
波段的高隔离度锥状波束收发天线
。

技术介绍

[0002]锥状波束天线在其孔径的法线方向上基本没有辐射，最大辐射方向在与法线呈一定倾角的锥面上，且其辐射方向图和极化均呈径向对称性
。
因此，锥状波束天线在无线局域网
(WLAN)、
车载卫星通信
、
无线电引信和导航跟踪等系统中得到了广泛的应用
。
随着天线系统小型化发展，天线之间的距离减小，导致天线间相互耦合强度增大，从而降低了天线的性能
。
因此，如何抑制收发天线系统中天线单元之间的相互耦合成为了当前的研究重点
。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术的目的在于提供一种应用于
K
波段的高隔离度锥状波束收发天线
。
利用结构简单的微带单极子天线作为天线单元，在
K
波段实现了稳定的锥状波束辐射
。
另外，通过在发射天线和接收天线之间添加中和线结构，改善了天线间的相互耦合，实现了端口间的高隔离度
。
本专利技术应用于
K
频段无线通信，发射天线和接收天线结构相同且工作在相同频段，其工作频段仿真结果为
25.81
‑
29.12GHz。
在其工作频段内，收发天线间的隔离度大于
25dBr/>，且隔离度最高可达到
49.6dB。
[0004]技术方案：本专利技术的一种应用于
K
波段的高隔离度锥状波束收发天线，包括发射天线
、
接收天线
、
中和线结构
、
圆柱形金属平台和同轴探针；所述发射天线和接收天线结构相同，两者呈轴对称置于圆柱形金属平台的上表面，所述发射天线和接收天线由上至下依次包括环形金属贴片
、
金属短路通孔和圆柱形介质板，并通过耦合馈电的方式进行馈电，圆柱形介质板下表面为金属地；所述中和线结构为“I”字形结构，包括矩形微带线
、
两个圆形金属贴片和矩形介质基板，矩形微带线和两个圆形金属贴片置于矩形介质基板上表面，矩形介质基板的下表面与发射天线和接收天线的环形金属贴片上表面连接，在两个天线单元之间引入一条新的电流路径，与原耦合路径产生相反的作用效果，从而实现了收发天线间的高隔离度；所述同轴探针设置在发射天线和接收天线的中心，穿过金属地
、
圆柱形介质板和矩形介质基板，与圆形金属贴片的中心连接
。
[0005]进一步的，所述金属短路通孔的数量为6个，以圆柱形介质板的中心为圆心，以
60
°
为间隔设置在同一圆周上，垂直连接环形金属贴片和金属地
。
[0006]进一步的，所述同轴探针包括同轴内芯和同轴外芯，同轴内芯穿过金属地
、
圆柱形介质板和矩形介质基板，与圆形金属贴片的中心连接；同轴外芯镶嵌于圆柱形金属平台内部
。
[0007]进一步的，所述圆柱形介质板的材质为
Rogers 5880
，其介电常数为
2.2
，损耗正切角为
0.0009
，高度为
1.575mm
，半径为
3.6mm
；所述矩形介质基板的材料为
Rogers 4350
，其介电常数为
3.66
，损耗正切角为
0.004
，厚度为
0.254mm
，长度为
17.8
±
0.2mm
，宽度为
1.5
±
0.1mm。
[0008]进一步的，所述环形金属贴片的内圆半径为
0.7
±
0.1mm
，外圆半径为
3.3
±
0.1mm。
[0009]进一步的，所述金属地为圆形，半径为
3.6
±
0.1mm。
[0010]进一步的，所述金属短路通孔的半径为
0.2
±
0.02mm
，与圆柱形介质板的中心间距为3±
0.02mm。
[0011]进一步的，所述发射天线和接收天线的中心间距为
16
±
0.5mm。
[0012]进一步的，所述两个圆形金属贴片分别设于矩形微带线的两端，所述圆形金属贴片的中心间距为
16
±
0.5mm
，半径为
0.7
±
0.05mm
，所述矩形微带线的宽度为
0.7
±
0.2mm。
[0013]进一步的，所述圆柱形金属平台的半径为
15
±
1mm
，高度为2±
1mm。
[0014]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：
[0015]本专利技术提供的高隔离度锥状波束收发天线，采用结构简单的微带单极子天线作为天线单元，降低了天线结构的复杂程度，并通过加入中和线去耦合结构实现了天线间的高隔离度，整个天线的尺寸为
π
*15mm2(
半径
)*3.829mm(
高度
)。
本专利技术中所涉及的天线单元由环形金属贴片
、
金属短路通孔和同轴探针组成，结构简单，体积小，且实现了锥状波束辐射
。
在发射天线和接收天线之间连接一个中和线去耦合结构，引入一条新的电流路径，产生与原耦合路径相反的作用效果，从而提高了收发天线间的高隔离度
。
本专利技术天线可应用于
K
波段无线通信系统，具有结构简单
、
尺寸小
、
易集成和隔离度高等优点，且在一定的俯仰角范围内，可以实现任意方位角信号的发射和接收，且发射和接收基本相互不干扰
。
附图说明
[0016]图1为本专利技术收发天线整体结构的示意图；
[0017]图2为本专利技术收发天线侧面的结构示意图；
[0018]图3为本专利技术收发天线去耦合中和线的结构示意图；
[0019]图4为本专利技术发射天线和接收天线的结构示意图；
[0020]图5为本专利技术高隔离度锥状波束收发天线的仿真反射系数图；
[0021]图6为本专利技术高隔离度锥状波束收发天线的仿真耦合系数图；
[0022]图7为本专利技术高隔离度锥状波束收发天线在各方位角平面的辐射方向图；
[0023]图8为本专利技术高隔离度锥状波束收发天线在各俯仰角平面的辐射方向图；
[0024]图9为本专利技术高隔离度锥状波束收发天线
E
面的辐射方向图；
[0025]图
10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种应用于
K
波段的高隔离度锥状波束收发天线，其特征在于，包括发射天线
(1)、
接收天线
(2)、
中和线结构
(3)、
圆柱形金属平台
(4)
和同轴探针
(5)
；所述发射天线
(1)
和接收天线
(2)
结构相同，两者呈轴对称置于圆柱形金属平台
(4)
的上表面，所述发射天线
(1)
和接收天线
(2)
由上至下依次包括环形金属贴片
(6)、
金属短路通孔
(7)
和圆柱形介质板
(8)
，圆柱形介质板
(8)
下表面为金属地
(9)
；所述中和线结构
(3)
为“I”字形结构，包括矩形微带线
(10)、
两个圆形金属贴片
(11)
和矩形介质基板
(12)
，矩形微带线
(10)
和两个圆形金属贴片
(11)
置于矩形介质基板
(12)
上表面，矩形介质基板
(12)
的下表面与发射天线和接收天线的环形金属贴片
(6)
上表面连接；所述同轴探针
(5)
设置在发射天线
(1)
和接收天线
(2)
的中心，穿过金属地
(9)、
圆柱形介质板
(8)
和矩形介质基板
(12)
，与圆形金属贴片
(11)
的中心连接
。2.
根据权利要求1所述的一种应用于
K
波段的高隔离度锥状波束收发天线，其特征在于，所述金属短路通孔
(7)
的数量为6个，以圆柱形介质板
(8)
的中心为圆心，以
60
°
为间隔设置在同一圆周上，垂直连接环形金属贴片
(6)
和金属地
(9)。3.
根据权利要求1所述的一种应用于
K
波段的高隔离度锥状波束收发天线，其特征在于，所述同轴探针
(5)
包括同轴内芯
(13)
和同轴外芯
(14)
，同轴内芯
(13)
穿过金属地
(9)、
圆柱形介质板
(8)
和矩形介质基板
(12)
，与圆形金属贴片
(11)
的中心连接；同轴外芯
(14)
镶嵌于圆柱形金属平台
(4)
内部
。4.
根据权利要求1所述的一种应用于
K
波段的高隔离度锥状波...

【专利技术属性】
技术研发人员：段铸，白茹冰，李中云，胡荣，凌谦，唐云华，
申请(专利权)人：成都铱通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：