專利名稱：寬帶微波毫米波通信天線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種基于新型半?；刹▽?dǎo)饋電結(jié)構(gòu)的寬帶對(duì)數(shù)周期偶極子
陣列天線設(shè)計(jì)技術(shù)。所設(shè)計(jì)天線包含對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線和半?；刹▽?dǎo)結(jié)構(gòu)兩 部分。通過(guò)將半?；刹▽?dǎo)與對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線級(jí)聯(lián)，形成了饋電結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工 作帶寬寬、損耗小的寬帶天線。該天線設(shè)計(jì)基于平面印刷電路技術(shù)，體積小巧，適合平面高 度集成。
背景技術(shù)：
隨著通信技術(shù)的高速發(fā)展，具有低復(fù)雜度、低成本、工作帶寬寬等諸多優(yōu)點(diǎn)的寬帶 通信系統(tǒng)得到的廣泛的研究和應(yīng)用?？臻g對(duì)數(shù)周期陣列天線廣泛應(yīng)用于寬帶通信系統(tǒng)，由 于其體積大而逐步發(fā)展為印刷對(duì)數(shù)周期陣列天線，但是目前毫米波印刷對(duì)數(shù)周期天線很難 使用同軸線饋電。半?；刹▽?dǎo)的體積只有工作于同一頻段的基片集成波導(dǎo)的一半， 因此是一種低剖面、低成本、工作帶寬寬、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、尺寸更小的平面?zhèn)鬏斁€結(jié)構(gòu)，同時(shí)上下 平面的電流相位差為180° ，具有平衡線特性。將對(duì)數(shù)周期天線和半?；刹▽?dǎo)結(jié)構(gòu)相 結(jié)合，可以形成低剖面、低成本的寬帶印刷對(duì)數(shù)周期陣列天線。

發(fā)明內(nèi)容技術(shù)問(wèn)題本實(shí)用新型的目的是提出一種寬帶微波毫米波通信天線，該天線不僅 具有寬帶特性，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧，滿足平面電路集成的要求，并且具有成本低、便于 批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因此適用于寬帶通信系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合。 技術(shù)方案本實(shí)用新型的寬帶微波毫米波通信天線兩部分，通過(guò)印刷電路板技術(shù) 在微波介質(zhì)基片實(shí)現(xiàn)。 半?；刹▽?dǎo)饋電的寬帶對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線包括介質(zhì)基片、在介質(zhì)基 片上的上表面金屬鍍層、在介質(zhì)基片下的下表面金屬鍍層和位于基片上連接上表面金屬鍍 層和下表面金屬鍍層的一排金屬化通孔；上表面金屬鍍層上的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上 表面的集合線、對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面饋源陣子天線、半?；刹▽?dǎo)的上表 面、微帶漸變過(guò)渡線、輸出端50歐姆微帶線順序連接；下表面金屬鍍層包含有與對(duì)數(shù)周期 偶極子陣列天線上表面的集合線平行對(duì)稱的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面的集合線、與 對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面饋源陣子天線交叉對(duì)稱的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表 面饋源陣子天線、半?；刹▽?dǎo)的下表面、微帶線的地表面。 半模基片集成波導(dǎo)的上表面直接和對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線的上表面的集合線 連接，半?；刹▽?dǎo)的下表面直接和對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線的下表面的集合線連 接，形成了該天線的饋電結(jié)構(gòu)；同時(shí)金屬化通孔是在介質(zhì)基片上開設(shè)通孔，該金屬化通孔與 覆于介質(zhì)基片雙側(cè)的半?；刹▽?dǎo)的上表面、半?；刹▽?dǎo)的下表面連接起來(lái)。 有益效果 1.天線具有寬帶特性，可以滿足寬帶微波毫米波通信系統(tǒng)要求；
3[0009] 2.天線設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，在毫米波頻段，直接使用半模基片集成波導(dǎo)技術(shù)饋電對(duì)書周期 陣列天線，實(shí)現(xiàn)了饋電結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化、平面化和易集成化。 3.天線整體體積小巧，采用半?；刹▽?dǎo)做為饋線，可以方便與微波平面電 路高度集成，適合移動(dòng)小型化設(shè)備使用； 4.整個(gè)天線的各部分集成為一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，全部利用PCB工藝生產(chǎn)，成本低、精 度高、重復(fù)性好，適合大批量生產(chǎn)。 5.天線損耗低，由于饋電采用半?；刹▽?dǎo)結(jié)構(gòu)，在毫米波頻段具有低損耗 特性。

圖1為寬帶微波毫米波通信天線的側(cè)視圖。 圖2為寬帶微波毫米波通信天線的頂視圖。 圖3為寬帶微波毫米波通信天線的底視圖。 圖4a為實(shí)施例1的左半部分示意圖，圖4b為施例1的右半部分為示意圖； 圖5為實(shí)施例1的天線測(cè)試反射系數(shù)， 圖6、圖7、圖8、圖9為實(shí)施例1的天線分別在20GHz、30GHz、35GHz、40GHz的方向 圖，包括包括E面主極化方向圖、H面主極化方向圖、H面交叉極化方向圖和E面交叉極化方 向圖。 以上的圖中有介質(zhì)基片l，上表面金屬鍍層2，下表面金屬鍍層3，金屬化通孔4， 對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面的集合線5，微帶漸變過(guò)渡線6，對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線 上表面饋源陣子天線7，輸出端50歐姆微帶線8，半模基片集成波導(dǎo)的上表面9，輸出端口 IO，對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面的集合線ll，對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面饋源陣 子天線12，半?；刹▽?dǎo)的下表面13，微帶線的地表面14。
具體實(shí)施方式寬帶微波毫米波通信天線由一塊介質(zhì)基片，在介質(zhì)基片上下表面覆蓋的兩層金屬 鍍層和一排金屬化通孔共同構(gòu)成；上表面金屬鍍層包含有輸出端50歐姆微帶線、微帶漸變 線、半?；刹▽?dǎo)的上層金屬面、集合線和交叉天線輻射單元；下表面金屬鍍層包含有 半模基片集成波導(dǎo)的下表面金屬層、微帶線的地表面、集合線和交叉天線單元；金屬化孔位 于基片的一側(cè)，另一側(cè)是半?；刹▽?dǎo)的開口面。天線輻射單元采用上下表面的交叉 耦合陣子；饋線部分采用半?；刹▽?dǎo)形式，饋線部分與天線輻射單元之間通過(guò)集合 線直接連接；同時(shí)為了測(cè)試方便，微帶漸變線用來(lái)匹配基片集成波導(dǎo)與輸出端50歐姆微帶 線。 寬帶微波毫米波通信天線(如圖l-圖3所示)，該天線包括介質(zhì)基片1、在介質(zhì)基 片1上的上表面金屬鍍層2、在介質(zhì)基片1下的下表面金屬鍍層3和位于基片1上連接上表 面金屬鍍層2和下表面金屬鍍層3的一排金屬化通孔4 ;上表面金屬鍍層2上的對(duì)數(shù)周期 偶極子陣列天線上表面的集合線5、對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面饋源陣子天線7、半模 基片集成波導(dǎo)的上表面9、微帶漸變過(guò)渡線6、輸出端50歐姆微帶線8順序連接；下表面金 屬鍍層3包含有與對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面的集合線5平行對(duì)稱的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面的集合線11、與對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面饋源陣子天線7交叉對(duì)稱 的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面饋源陣子天線12、半?；刹▽?dǎo)的下表面13、微帶 線的地表面14。 半模基片集成波導(dǎo)的上表面9直接和對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線的上表面的集合 線5連接，半?；刹▽?dǎo)的下表面13直接和對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線的下表面的集合 線11連接，形成了該天線的饋電結(jié)構(gòu)；同時(shí)金屬化通孔4是在介質(zhì)基片1上開設(shè)通孔，該金 屬化通孔4與覆于介質(zhì)基片1雙側(cè)的半?；刹▽?dǎo)的上表面9、半?；刹▽?dǎo)的下 表面13連接起來(lái)。 其中金屬化孔4、半?；刹▽?dǎo)的上表面9和半?；刹▽?dǎo)的下表面13 共同構(gòu)成半模基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。微帶漸變過(guò)渡線6、輸出端50歐姆微帶線8和微帶線的 地表面14構(gòu)成了半?；刹▽?dǎo)與50歐姆微帶線的匹配電路。對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天 線上表面的集合線5、對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面饋源陣子天線7、對(duì)數(shù)周期偶極子陣 列天線下表面的集合線11和數(shù)周期偶極子陣列天線下表面饋源陣子天線12構(gòu)成了對(duì)數(shù)周 期偶極子陣列天線結(jié)構(gòu)。 該天線由半模基片集成波導(dǎo)饋電，形成了上表面饋源陣子天線7和下表面饋源陣 子天線12的電流平衡特性。同時(shí)為了測(cè)試的方便，一段微帶漸變過(guò)渡線6匹配連接于半模 基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)和輸出端50歐姆微帶線8之間形式，在半?；刹▽?dǎo)的一端為輸入 端口 10。 實(shí)施例1寬帶微波毫米波通信天線 天線結(jié)構(gòu)如圖4所示，尺寸表記在表I。圖5為實(shí)測(cè)天線反射系數(shù)，圖6-圖9表示
該天線在20GHz、30GHz、35GHz、40GHz的方向圖，其中Ex代表E面主極化方向圖；Hx代表H
面主極化方向圖；ECo代表E面交叉極化方向圖；Hco代表H面交叉極化方向圖。 表I代表實(shí)施例1的尺寸。 表I 天線幾何尺寸
代表符號(hào) 數(shù)值大小(mm)
代表符號(hào) 數(shù)值大小(mm)
Lta 2.4
Wta 1.5
W50 0.75
Wa 3.6
Wsef 1.4
51 2.33
52 1.88 S4 0.75 L5 0.38
1.51
L4 0.權(quán)利要求一種寬帶微波毫米波通信天線，其特征在于該天線包括介質(zhì)基片(1)、在介質(zhì)基片(1)上的上表面金屬鍍層(2)、在介質(zhì)基片(1)下的下表面金屬鍍層(3)和位于基片(1)上連接上表面金屬鍍層(2)和下表面金屬鍍層(3)的一排金屬化通孔(4)；上表面金屬鍍層(2)上的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面的集合線(5)、對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面饋源陣子天線(7)、半?；刹▽?dǎo)的上表面(9)、微帶漸變過(guò)渡線(6)、輸出端50歐姆微帶線(8)順序連接；下表面金屬鍍層(3)包含有與對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面的集合線(5)平行對(duì)稱的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面的集合線(11)、與對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線上表面饋源陣子天線(7)交叉對(duì)稱的對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線下表面饋源陣子天線(12)、半?；刹▽?dǎo)的下表面(13)、微帶線的地表面(14)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶微波毫米波通信天線，其特征為半?；刹▽?dǎo)的上 表面(9)直接和對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線的上表面的集合線(5)連接，半模基片集成波導(dǎo) 的下表面(13)直接和對(duì)數(shù)周期偶極子陣列天線的下表面的集合線(11)連接，形成了該天 線的饋電結(jié)構(gòu)；同時(shí)金屬化通孔(4)是在介質(zhì)基片(1)上開設(shè)通孔，該金屬化通孔(4)與覆 于介質(zhì)基片(1)雙側(cè)的半模基片集成波導(dǎo)的上表面(9)、半模基片集成波導(dǎo)的下表面(13) 連接起來(lái)。
專利摘要寬帶微波毫米波通信天線包括介質(zhì)基片(1)、在介質(zhì)基片(1)上的上表面金屬鍍層(2)、在介質(zhì)基片(1)下的下表面金屬鍍層(3)和位于基片(1)上連接上表面金屬鍍層(2)和下表面金屬鍍層(3)的一排金屬化通孔(4)；該天線不僅具有寬帶特性，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧，滿足平面電路集成的要求，并且具有成本低、便于批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因此適用于寬帶通信系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)合。
文檔編號(hào)H01Q13/08GK201503917SQ200920044050
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月10日
發(fā)明者洪偉, 翟國(guó)華, 蒯振起 申請(qǐng)人:東南大學(xué)