一种圆极化漏波天线转让专利
申请号 : CN202110526083.8
文献号 : CN113206381B
文献日 : 2022-04-08
发明人 : 申东娅 , 孟德超
申请人 : 云南大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种圆极化漏波天线,其特征在于,所述天线基于微带型集成基片间隙波导ISGW结构进行制备,所述ISGW结构包括:由上向下依次设置的上层介质板、梳形馈电传输线、中层介质板和下层介质板;
在所述上层介质板的上表面印刷有第二敷铜层,并在所述第二敷铜层上蚀刻一个U形缝隙;
所述梳形馈电传输线包括两个端口、传输主干和一个传输单元,两个端口分别与所述传输主干两端连接,所述传输单元与所述传输主干连接,所述传输单元与所述U形缝隙对应设置,两个端口分别连接50Ω匹配负载和同轴传输线;
在所述下层介质板的下表面印刷有第一敷铜层,上表面设有阵列设置的圆形金属贴片,在所述圆形金属贴片上设置有贯穿所述下层介质板的圆形金属过孔,形成蘑菇状阵列结构;
所述传输单元包括两个传输枝干,两个传输枝干分别与所述传输主干连接,且分别与所述U形缝隙的两臂一一对应设置。
2.根据权利要求1所述的圆极化漏波天线,其特征在于,所述梳形馈电传输线印刷在所述上层介质板的下表面,且所述梳形馈电传输线的长度等于所述上层介质板的长度。
3.根据权利要求1所述的圆极化漏波天线,其特征在于,U形缝隙的两臂长度取值为
2.6‑3.5mm,两臂的宽度为0.8‑1.2mm,两臂之间的距离为2.8‑3.2mm;两个传输枝干的长度取值为3.6‑4.3mm,两个传输枝干的宽度取值为0.8‑1.2mm,两个传输枝干之间的距离为
2.8‑3.2mm。
4.根据权利要求1所述的圆极化漏波天线,其特征在于,所述上层介质板、所述中层介质板和所述下层介质板均为PCB板,所述上层介质板、所述中层介质板和所述下层介质板的宽度相等,所述中层介质板的长度和所述下层介质板的长度均与所述传输主干的长度相等。
5.一种圆极化漏波天线,其特征在于,所述天线基于微带型ISGW结构的阵列进行制备的,所述阵列包括:
由上向下依次设置的上层介质板、梳形馈电传输线、中层介质板和下层介质板;
在所述上层介质板上印刷有第二敷铜层,并在所述第二敷铜层上蚀刻m个U形缝隙,m个U形缝隙等间距设置,其中,m为大于等于2的正整数;
所述梳形馈电传输线包括两个端口、传输主干和m个传输单元,两个端口分别与所述传输主干两端连接,多个传输单元等间距设置,且多个传输单元分别与所述传输主干连接,所述传输单元分别与所述U形缝隙一一对应设置,两个端口分别连接50Ω匹配负载和同轴传输线;
在所述下层介质板的下表面上印刷有第一敷铜层,上表面上因设有阵列设置的金属贴片,在所述金属贴片上设置有金属过孔,形成蘑菇状阵列结构;
所述传输单元包括两个传输枝干,两个传输枝干分别与所述传输主干连接,且分别与所述U形缝隙的两臂一一对应设置。
6.根据权利要求5所述的圆极化漏波天线,其特征在于,所述梳形馈电传输线印刷在所述上层介质板的下表面,且所述梳形馈电传输线的长度等于所述上层介质板的长度。
7.根据权利要求5所述的圆极化漏波天线,其特征在于,相邻的两个所述传输单元对应位置处之间的距离为7.3mm;U形缝隙的两臂长度取值为2.6‑3.5mm,两臂的宽度为0.8‑
1.2mm,两臂之间的距离为2.8‑3.2mm;两个传输枝干的长度取值为3.6‑4.3mm,两个传输枝干的宽度取值为0.8‑1.2mm,两个传输枝干之间的距离为2.8‑3.2mm。
8.根据权利要求5所述的圆极化漏波天线,其特征在于,所述上层介质板、所述中层介质板和所述下层介质板均为PCB板,所述上层介质板、所述中层介质板和所述下层介质板的宽度相等,所述中层介质板和所述下层介质板的长度均与所述传输主干的长度相等。
说明书 :
一种圆极化漏波天线
技术领域
背景技术
致分为微带圆极化天线、金属矩形波导(RW)圆极化天线和基片集成波导(SIW)圆极化天线。
但是,面对毫米波段应用,传统的圆极化天线存在一些问题,比如纯金属的结构笨重且在毫
米波段难以制造,基片集成波导(SIW)的电磁屏蔽性能不强、模式转换损耗等。
印刷有传输线,下层PCB上表面印刷周期性圆形金属贴片,下层PCB下表面全敷铜,下层PCB
中有周期金属通孔与下层PCB上表面的周期金属圆形贴片构成蘑菇结构,该蘑菇结构与下
层PCB下表面的敷铜层共同形成理想磁导体(PMC)。由于PEC与PMC之间形成EBG,电磁波(准
TEM波)只能沿着传输线传播。因此现存的基于PCB技术设计的圆极化天线馈电结构复杂、电
磁屏蔽差等缺点。
发明内容
应设置,两个端口分别连接50Ω匹配负载和同轴传输线;
列结构。
为0.8‑1.2mm,两个传输枝干之间的距离为2.8‑3.2mm。
下层介质板的长度均与所述传输主干的长度相等。
接,所述传输单元分别与所述U形缝隙一一对应设置,两个端口分别连接50Ω匹配负载和同
轴传输线;
输枝干的长度取值为3.6‑4.3mm,两个传输枝干的宽度取值为0.8‑1.2mm,两个传输枝干之
间的距离为2.8‑3.2mm。
质板的长度均与所述传输主干的长度相等。
板上的所述蘑菇状阵列结构,以及印刷在所述下层介质板上的所述第一敷铜层构成微带型
集成基片间隙波导(ISGW)结构,通过正交的缝隙结构形成两正交的场分量,通过调整缝隙
长度形成90°相差,通过调整枝节长度使两分量获得近似相等的幅度,进而设计圆极化天
线,解决了现存的基于PCB技术设计的圆极化天线馈电结构复杂以及电磁屏蔽差等缺点。另
外ISGW结构具有结构简单,加工容易,方便集成,工作带宽较宽等优点,能够应用于射频、微
波、毫米波和太赫兹频段。
附图说明
例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图
获得其他的附图。
干,8‑3、传输枝干,9、第二敷铜层,10、U形缝隙,11、两臂。
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
传输线8、中层介质板2和下层介质板1。
接,所述传输单元与所述U形缝隙10对应设置,两个端口8‑1分别连接50Ω匹配负载和同轴
传输线。具体的,所述传输单元包括两个传输枝干8‑3,两个传输枝干8‑3分别与所述传输主
干8‑2连接,且分别与所述U形缝隙10的两臂11一一对应设置。
过孔5,形成蘑菇状阵列结构7。
成电磁带隙EBG结构;将印刷在所述上层介质板3上表面的所述第二敷铜层9和下表面的所
述梳形馈电传输线8,制作在下层介质板1上的所述蘑菇状阵列结构7,以及印刷在所述下层
介质板1上的所述第一敷铜层4构成微带型集成基片间隙波导ISGW结构。
3、所述中层介质板2和所述下层介质板1均为PCB板,所述上层介质板3、所述中层介质板2和
所述下层介质板1的宽度相等,所述中层介质板2的长度和所述下层介质板1的长度均与所
述传输主干8‑2的长度相等。
比性能变差,当梳形馈电传输线8的传输枝干8‑3变短时,阻抗匹配性能变化不大,轴比带宽
减少;固定其它参数时,当梳形馈电传输线8的传输枝干8‑3的宽度变小时,阻抗匹配性能变
化不大,轴比带宽减小,当梳形馈电传输线8的传输枝干8‑3的宽度变大时,阻抗匹配性能变
差,轴比带宽减少;固定其它参数时,当U形缝隙10的两臂11宽度变大时,阻抗匹配及轴比性
能变差,当U形缝隙10的两臂11宽度变小时,阻抗匹配性能变化不大,轴比带宽减小;固定其
它参数时,当U形缝隙10的两臂11长度变长时,阻抗匹配性能变差,轴比带宽变小,当U形缝
隙10的两臂11长度变短时,阻抗匹配性能变化不大,轴比带宽变小。固定其它参数,当U形缝
隙10偏离∏型微带线的传输枝干8‑3时,阻抗匹配性能和轴比性能都变差。因此本发明总结
得出U形缝隙10的两臂11长度取值为2.6‑3.5mm,两臂11的宽度为0.8‑1.2mm,两臂11之间的
距离为2.8‑3.2mm;两个传输枝干8‑3的长度取值为3.6‑4.3mm,两个传输枝干8‑3的宽度取
值为0.8‑1.2mm,两个传输枝干8‑3之间的距离为2.8‑3.2mm。当U形缝隙10的两臂11长度为
3mm,梳形馈电传输线8的两传输枝干8‑3长度为4mm。U形缝隙10两臂11的宽度为1mm,梳形馈
电传输线8的两传输枝干8‑3的宽度为1mm,两臂11之间的距离为3.1mm,两个传输枝干8‑3之
间的距离为3.1mm时,此时阻抗匹配性能、轴比带宽和轴比性能都达到最优。
特定的频段工作,需要合适地选取蘑菇状阵列结构7中圆形金属贴片6和圆形金属过孔5的
尺寸以及蘑菇状阵列结构7的周期,使电磁带隙EBG结构的阻带与集成基片间隙波导ISGW结
构所传播的电磁波频带相同。
层介质板1上的蘑菇状阵列结构7为4×6的阵列;如图6所示,仿真结果表明,该天线的‑10dB
阻抗带宽19.08~28.56GHz(相对带宽为39.8%),3dB轴比带宽为21.04~25.39GHz(相对带
宽为18.7%),增益在25GHz处约为6.42dBi。
和下层介质板1。
所述传输主干8‑2连接,所述传输单元分别与所述U形缝隙10一一对应设置,两个端口8‑1分
别连接50Ω匹配负载和同轴传输线。具体的,所述传输单元包括两个传输枝干8‑3,两个传
输枝干8‑3分别与所述传输主干8‑2连接,且分别与所述U形缝隙10的两臂11一一对应设置。
相邻的两个所述传输单元对应位置处之间的距离为7.3mm。
3、所述中层介质板2和所述下层介质板1均为PCB板,所述上层介质板3、所述中层介质板2和
所述下层介质板1的宽度相等,所述中层介质板2和所述下层介质板1的长度均与所述传输
主干8‑2的长度相等。
比带宽,如图10所示,该天线可以实现‑29°(@21.5GHz)‑12°(@27GHz)范围内的波束扫描,扫
描角度超过40°。
思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为
对本发明的限制。