一種用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線，其包括：印制在介質(zhì)板的中間部的輻射片，用于發(fā)射或接收電磁波能量；設(shè)置在輻射片的中間部的對(duì)稱E型槽，用于提供雙頻諧振所需的電流路徑；設(shè)置在輻射片的兩側(cè)的饋電結(jié)構(gòu)，用于給輻射片提供信號(hào)饋電；設(shè)置在介質(zhì)板的下表面上提供接地信號(hào)的接地板；以及設(shè)置在介質(zhì)板的下表面上的天線接口，用于輸入差分信號(hào)給饋電結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提出的平面天線整體結(jié)構(gòu)簡單，并具有在毫米波頻段方向圖高度對(duì)稱等優(yōu)點(diǎn)，便于在毫米波天線中推廣使用。
【專利說明】-種用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種通信天線，屬于毫米波通信天線【技術(shù)領(lǐng)域】，特別的涉及一種可同 時(shí)應(yīng)用于兩種頻段的雙頻毫米波系統(tǒng)、差分CPW饋電的單層PCB結(jié)構(gòu)的平面差分天線。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，通信領(lǐng)域中低頻段大部的頻譜分已被民用或軍用規(guī)劃占用，當(dāng)前頻譜資源 變得十分珍貴。但是，人們對(duì)各種不同數(shù)據(jù)傳輸速率的要求越來越高，由此頻譜資源的供需 關(guān)系矛盾顯得越來越突出，因此越來越多的科研人員將研發(fā)精力投入到毫米波技術(shù)中，期 待能有效緩解頻譜資源的供需關(guān)系矛盾。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中，大部分天線普遍都為單端口饋電類型，若要將單端口天線應(yīng)用于 差分收發(fā)系統(tǒng)中，則需要額外的平衡到非平衡傳輸線的轉(zhuǎn)換器即巴倫來實(shí)現(xiàn)天線從單端口 到平衡端口的轉(zhuǎn)換。而差分技術(shù)則可以有效避免巴倫的使用，使得差分天線能直接與差分 電路相連匹配，且差分天線的方向圖更對(duì)稱，交叉極化更低，抑制共模噪聲的能力更強(qiáng)，因 此開發(fā)出差分暈米波天線成為一種未來的技術(shù)趨勢(shì)。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，有人在60GHz毫米波天線領(lǐng)域提出了 PCB板級(jí)毫米波平面天線，但是 并沒有考慮24GHz的共時(shí)雙頻工作和差分共面波導(dǎo)（CPW = Coplanar Waveguide)饋電技 術(shù)。
[0005] 因此，有必要提供一種可用于兩種頻段的雙頻毫米波系統(tǒng)的平面差分天線，使得 能夠同時(shí)在設(shè)定的兩種頻段處都出現(xiàn)諧振，從而實(shí)現(xiàn)雙頻工作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] (一）要解決的技術(shù)問題
[0007] 鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線，該天線 可同時(shí)工作于24GHz和60GHz雙頻毫米波系統(tǒng)。整體結(jié)構(gòu)簡單，且收發(fā)前端一體化，具有在 毫米波頻段方向圖高度對(duì)稱、交叉極化降低、增益變大、共模噪聲抑制增強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0008] (二）技術(shù)方案
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線，包括：輻射 片1、對(duì)稱E型槽2、介質(zhì)板3、饋電結(jié)構(gòu)4、接地板5和天線接口 6。
[0010] 其中，所述輻射片1印制在所述介質(zhì)板3的中間部，用于發(fā)射或接收電磁波能量。
[0011] 其中，所述對(duì)稱E型槽2設(shè)置在所述輻射片1的中間部，用于提供雙頻諧振所需的 電流路徑。
[0012] 其中，所述介質(zhì)板3為絕緣薄板，用于承載所述輻射片1。優(yōu)選的，所述介質(zhì)板3采 用介電常數(shù)較低的介質(zhì)板，較低的介電常數(shù)有利于增加天線帶寬。
[0013] 其中，所述饋電結(jié)構(gòu)4設(shè)置在所述輻射片1的兩側(cè)，用于給所述輻射片1提供信號(hào) 饋電。
[0014] 其中，所述接地板5設(shè)置在所述介質(zhì)板3的下表面上，用于承載天線主體并提供接 地信號(hào)。
[0015] 其中，所述天線接口 6設(shè)置在所述介質(zhì)板3的下表面上，并分別電連接到所述饋電 結(jié)構(gòu)4,用于輸入差分信號(hào)給所述饋電結(jié)構(gòu)4。
[0016] 優(yōu)選的，所述輻射片1采用印刷電路板技術(shù)印制在所述介質(zhì)板3的中間部，并形成 為H形。優(yōu)選的，所述輻射片1采用輻射性能較好的金屬片形成，如銅或金等。
[0017] 優(yōu)選的，所述對(duì)稱E型槽2為兩個(gè)相對(duì)且對(duì)稱設(shè)置的E型槽（關(guān)于H形輻射片的 縱軸線），兩個(gè)E型槽的中間突出部互相連通，用于天線在頻率為24GHz和60GHz處同時(shí)出 現(xiàn)諧振。
[0018] 進(jìn)一步的，通過在所述輻射片1的中間部挖空形成兩個(gè)所述對(duì)稱E型槽2,改變了 所述輻射片1上共振模態(tài)的電流路徑，使得所述輻射片1上對(duì)稱E型槽的邊緣處產(chǎn)生新的 電流路徑，使得天線在兩個(gè)頻率處都出現(xiàn)諧振，特別是在24GHz和60GHz這兩個(gè)頻率處，實(shí) 現(xiàn)共時(shí)雙頻工作。
[0019] 進(jìn)一步的，通過在H型電流路徑的四個(gè)端部分別挖空設(shè)置四個(gè)橫向的伸出邊L2， 使得H型槽的電流路徑形成為對(duì)稱E型槽的電流路徑，從而使天線在24GHz處實(shí)現(xiàn)諧振。通 過對(duì)稱E型槽2與其他縫隙相互作用和影響，使得天線在60GHz的工作頻率處具有最佳的 匹配效果。
[0020] 優(yōu)選的，所述饋電結(jié)構(gòu)4包括第一饋電結(jié)構(gòu)4-1和第二饋電結(jié)構(gòu)4-2,所述第一饋 電結(jié)構(gòu)4-1和第二饋電結(jié)構(gòu)4-2分別對(duì)稱的設(shè)置在所述輻射片1的兩側(cè)，以平面電磁耦合 方式對(duì)所述輻射片1實(shí)現(xiàn)差分CPW饋電。
[0021] 進(jìn)一步的，所述第一饋電結(jié)構(gòu)4-1和所述第二饋電結(jié)構(gòu)4-2分別設(shè)置在所述輻射 片1兩側(cè)的凹入部，并分別延伸出來且形成L形。
[0022] 進(jìn)一步的，所述第一饋電結(jié)構(gòu)4-1包括第一饋電結(jié)構(gòu)水平部4-11和第一饋電結(jié)構(gòu) 垂直部4-12,所述第二饋電結(jié)構(gòu)4-2包括第二饋電結(jié)構(gòu)水平部4-21和第二饋電結(jié)構(gòu)垂直部 4-22。
[0023] 進(jìn)一步的，所述第一饋電結(jié)構(gòu)水平部4-11設(shè)置在所述介質(zhì)板3的上表面并形成為 矩形，所述第二饋電結(jié)構(gòu)水平部4-21設(shè)置在所述介質(zhì)板3的上表面并形成為矩形，并且所 述矩形的水平部設(shè)置在所述輻射片1的H形的凹入部，并與所述輻射片1平行的延伸出來。
[0024] 進(jìn)一步的，所述第一饋電結(jié)構(gòu)垂直部4-12和所述第二饋電結(jié)構(gòu)垂直部4-22形成 為金屬過孔，并且垂直的穿過所述介質(zhì)板3,并將所述水平部與設(shè)置在所述介質(zhì)板3背面的 所述天線接口 6電連接。
[0025] 優(yōu)選的，所述饋電結(jié)構(gòu)4包括第一電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)4-a和第二電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)4-b，所 述第一饋電結(jié)構(gòu)水平部4-11與所述輻射片1配合形成所述第一電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)4-a，用于形 成高頻60GHz處的諧振；所述第二饋電結(jié)構(gòu)水平部4-21與所述接地板5上的U型縫隙形成 所述第二電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)4-b，用于形成低頻24GHz處的諧振；所述第一電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)4-a和 所述第二電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)4-b共同作用，用以抵消所述饋電結(jié)構(gòu)4中所述第一饋電結(jié)構(gòu)垂直 部4-12和所述第二饋電結(jié)構(gòu)垂直部4-22在雙頻帶上帶來的額外電感，滿足阻抗匹配的要 求。
[0026] 優(yōu)選的，所述接地板5設(shè)置為布滿所述介質(zhì)板3的整個(gè)下表面。
[0027] 進(jìn)一步的，在接地板上與所述饋電結(jié)構(gòu)4中所述的第一饋電結(jié)構(gòu)水平部4-11和第 二饋電結(jié)構(gòu)水平部4-21相對(duì)的位置處刻蝕出兩個(gè)對(duì)稱的U形縫隙作為饋線，通過天線接口 饋入差分信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)共面波導(dǎo)CPW饋電。
[0028] 優(yōu)選的，所述天線接口 6形成為矩形，并分別設(shè)置在所述接地板5上形成的U形縫 隙中，分別連接到所述第一饋電結(jié)構(gòu)4-1中所述的第一饋電結(jié)構(gòu)垂直部4-12和所述第二饋 電結(jié)構(gòu)4-2中所述的第二饋電結(jié)構(gòu)垂直部4-22。
[0029] 進(jìn)一步的，兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的天線接口 6用于輸入差分信號(hào)對(duì)所述輻射片1進(jìn)行饋 電，在兩個(gè)端口輸入等幅反相的差分信號(hào)，在天線結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱的情況下，電流在交叉極化 方向上形成的電場(chǎng)可以相互抵消，形成非常低的交叉極化。
[0030] 本發(fā)明在L形探針技術(shù)此技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行有效的多諧振技術(shù)突破，提出了在輻 射貼片上挖空對(duì)稱E形縫隙的方法，該方法改變了輻射片上共振模態(tài)的電流路徑，使輻射 片上對(duì)稱E型槽的邊緣處產(chǎn)生新的電流路徑，讓本發(fā)明的天線能同時(shí)在24GHz和60GHz處 都出現(xiàn)諧振，從而實(shí)現(xiàn)雙頻工作。為了實(shí)現(xiàn)雙頻毫米波輻射方向圖的對(duì)稱性以及降低交叉 極化，本發(fā)明進(jìn)一步融合了差分CPW饋電技術(shù)，最終在一個(gè)低成本PCB板級(jí)電路中實(shí)現(xiàn)了天 線的雙頻毫米波CPW差分饋電。很明顯，差分CPW饋電技術(shù)還增強(qiáng)了該雙頻毫米波天線的 共模噪聲抑制能力。
[0031] 為解決該毫米波天線雙頻工作帶寬過窄的問題，提出了兩個(gè)匹配枝節(jié)來滿足雙頻 帶上的電容補(bǔ)償，因此，引入的平行電容結(jié)構(gòu)用來抵消饋電結(jié)構(gòu)的垂直部分在雙頻帶上帶 來的額外電感，實(shí)現(xiàn)了有效的雙頻帶上寬帶阻抗匹配，拓展了天線的帶寬。
[0032] (三）有益效果
[0033] 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提出的用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線具有以 下有益效果：
[0034] (1)本發(fā)明提出的天線通過對(duì)稱E形槽使得天線在24GHz和60GHz處都出現(xiàn)諧振， 實(shí)現(xiàn)雙頻發(fā)射和接收；
[0035] (2)兩個(gè)電容補(bǔ)償枝節(jié)的引入成功實(shí)現(xiàn)了有效的雙頻阻抗匹配；
[0036] (3)該天線通過共面波導(dǎo)饋電讓天線能直接印刷在單層PCB上，結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí) 現(xiàn)；
[0037] (4)差分結(jié)構(gòu)使得天線能夠直接應(yīng)用于差分電路中，避免了巴倫的使用，節(jié)約了成 本，降低了損耗，且差分結(jié)構(gòu)的天線能有效抑制共模噪聲干擾，其輻射方向圖高度對(duì)稱，交 叉極化很低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038] 圖1顯示了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線的立體結(jié)構(gòu)示 意圖；
[0039] 圖2顯示了圖1所示平面天線的俯視圖；圖3顯示了圖1所示平面天線的仰視圖；
[0040] 圖4顯示了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線的差分反射系 數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖；
[0041] 圖5顯示了本發(fā)明的平面天線在第一諧振頻率（24GHz)時(shí)的實(shí)驗(yàn)輻射方向圖；
[0042] 圖6顯示了本發(fā)明的平面天線在第二諧振頻率（60GHz)時(shí)的實(shí)驗(yàn)輻射方向圖。
[0043] 圖7顯示了本發(fā)明的平面天線在第一諧振頻率（24GHz)附近的增益圖；
[0044] 圖8顯示了本發(fā)明的平面天線在第二諧振頻率（60GHz)附近的增益圖。
[0045] 附圖標(biāo)記說明：
[0046] 1-輻射片，2-對(duì)稱E形槽，3-介質(zhì)板，4-饋電結(jié)構(gòu)，4-1第一饋電結(jié)構(gòu)，4-2第二 饋電結(jié)構(gòu)，4-11第一饋電結(jié)構(gòu)水平部，4-21第二饋電結(jié)構(gòu)水平部，4-12第一饋電結(jié)構(gòu)垂 直部，4-22第二饋電結(jié)構(gòu)垂直部，4-a第一電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，4-b第二電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，5-接地 板，6-天線接口

【具體實(shí)施方式】
[0047] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。需要說明的是，在附圖或說明書描述中，相似或相同的部 分都使用相同的圖號(hào)。附圖中未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，為所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中普通技術(shù)人員 所知的形式。另外，雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無需確切等 于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)的值。
[0048] 圖1顯示了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線的立體結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0049] 圖2顯示了圖1所示平面天線的俯視圖，圖3顯示了圖1所示平面天線的仰視圖。
[0050] 如圖1所示，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線包括下述組 件：輻射片1、對(duì)稱E型槽2、介質(zhì)板3、饋電結(jié)構(gòu)4、接地板5和天線接口 6。
[0051] 輻射片1設(shè)置在介質(zhì)板3的上表面，以電磁波能量的形式發(fā)射或接收電磁波能量， 特別是無線電毫米波信號(hào)。參見圖1和圖2,輻射片1采用印刷電路板技術(shù)印制在介質(zhì)板3 的中間部并形成為H形。優(yōu)選的，輻射片1采用輻射性能較好的金屬片形成，如銅或金等。
[0052] 對(duì)稱E型槽2設(shè)置在輻射片1的中間部，用于提供雙頻諧振所需的電流路徑。具 體的，參見圖1-2,對(duì)稱E型槽2形成為兩個(gè)相對(duì)（關(guān)于H形輻射片的縱軸線）且對(duì)稱設(shè)置 的E型槽，兩個(gè)E型槽的中間突出部連通從而形成對(duì)稱E型槽結(jié)構(gòu)。
[0053] 本實(shí)施例中，通過在輻射片1的中間部挖空形成兩個(gè)對(duì)稱E型槽2,改變了輻射片 1上共振模態(tài)的電流路徑，使得輻射片1上對(duì)稱E型槽的邊緣處產(chǎn)生新的電流路徑，使得天 線在兩個(gè)頻率處都出現(xiàn)諧振，特別是在24GHz和60GHz這兩個(gè)頻率處，實(shí)現(xiàn)共時(shí)雙頻工作。
[0054] 現(xiàn)有技術(shù)天線的電流路徑通常形成為H型挖空槽，天線不能在24GHz的工作頻率 處形成諧振。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施中，通過在H型電流路徑的四個(gè)端部分別挖空設(shè)置四個(gè)橫 向的伸出邊L2 (參見圖2)，使得H型槽的電流路徑形成為對(duì)稱E型槽的電流路徑，從而使天 線在24GHz處實(shí)現(xiàn)諧振。進(jìn)一步，通過對(duì)稱E型槽2與其他縫隙相互作用和影響，使得天線 在60GHz的工作頻率處具有最佳的匹配效果。
[0055] 介質(zhì)板3為絕緣薄板，用于承載輻射片1。介質(zhì)板3優(yōu)選的采用介電常數(shù)較低的介 質(zhì)板，較低的介電常數(shù)有利于增加天線帶寬。
[0056] 饋電結(jié)構(gòu)4設(shè)置在輻射片1的兩側(cè)，包括兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置并與輻射貼片同一層的矩 形和兩個(gè)對(duì)稱的金屬過孔，用于給輻射片1提供信號(hào)饋電。如圖所示，饋電結(jié)構(gòu)4包括第一 饋電結(jié)構(gòu)4-1和第二饋電結(jié)構(gòu)4-2,它們分別對(duì)稱的設(shè)置在輻射片1的兩側(cè)，以平面電磁耦 合方式對(duì)輻射片1實(shí)現(xiàn)差分CPW饋電。更具體的，第一饋電結(jié)構(gòu)4-1和第二饋電結(jié)構(gòu)4-2 結(jié)構(gòu)和尺寸相同，分別設(shè)置在H形輻射片1兩側(cè)的凹入部中并延伸出。
[0057] 進(jìn)一步，參見圖1，第一、第二饋電結(jié)構(gòu)4-1和4-2的每個(gè)形成為L形，包括水平部 4-1U4-21和垂直部4-12、4-22。其中，饋電結(jié)構(gòu)水平部4-1U4-21設(shè)置在介質(zhì)板3的上表 面并形成為矩形，具體的，該矩形的水平部設(shè)置在輻射片1的H形的凹入部并與輻射片1平 行的延伸出。饋電結(jié)構(gòu)垂直部4-12、4-22形成為金屬過孔，其垂直的穿過介質(zhì)板3并將所 述水平部與設(shè)置在介質(zhì)板3背面的天線接口 6連接。參見圖1，所述饋電結(jié)構(gòu)垂直部設(shè)置在 饋電結(jié)構(gòu)水平部上延伸出輻射片1的部分。
[0058] 饋電結(jié)構(gòu)的水平部與輻射片1配合形成第一電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)4_a(參見圖1中4-a 標(biāo)示的虛線框），主要用于形成高頻60GHz處的諧振。饋電結(jié)構(gòu)的水平部與接地板5上的U 型縫隙形成第二電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)4-b (參見圖1中4-b標(biāo)示的虛線框），主要用于配合形成低 頻24GHz處的諧振。4-a和4-b共同作用，用以抵消所述饋電結(jié)構(gòu)4的垂直部分在雙頻帶上 帶來的額外電感，滿足阻抗匹配的要求。
[0059] 接地板5設(shè)置在介質(zhì)板3的下表面上，用于承載天線主體并提供接地信號(hào)。如圖 1和圖3所示，接地板5優(yōu)選的設(shè)置為布滿介質(zhì)板3的整個(gè)下表面。進(jìn)一步，在接地板上與 前述饋電結(jié)構(gòu)水平部4-1U4-21相對(duì)的位置處刻蝕出兩個(gè)對(duì)稱的U形縫隙作為饋線，通過 天線接口饋入差分信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)共面波導(dǎo)CPW饋電。
[0060] 天線接口 6設(shè)置在介質(zhì)板3的下表面上并分別電連接到所述饋電結(jié)構(gòu)4,用于輸 入差分信號(hào)給所述饋電結(jié)構(gòu)4。具體的，兩個(gè)天線接口 6形成為矩形并分別設(shè)置在接地板5 上形成的U形縫隙中，分別連接到第一、第二饋電結(jié)構(gòu)4-1和4-2的垂直部4-12、4-22。在 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的天線接口 6用于輸入差分信號(hào)對(duì)輻射片1進(jìn)行饋 電，在兩個(gè)端口輸入等幅反相的差分信號(hào)，在天線結(jié)構(gòu)完全對(duì)稱的情況下，電流在交叉極化 方向上形成的電場(chǎng)可以相互抵消，形成非常低的交叉極化。這里，交叉極化是由交叉極化方 向上的電流形成的電場(chǎng)引起的。
[0061] 如上所述，通過本發(fā)明的平面天線，當(dāng)天線接口 6輸入差分信號(hào)時(shí)，該信號(hào)通過饋 電結(jié)構(gòu)4以平面電磁耦合方式傳輸給輻射片1并發(fā)射出去。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，第一電容補(bǔ)償結(jié) 構(gòu)4-a對(duì)高頻點(diǎn)60GHz有較大的補(bǔ)償作用，第二并行電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)4-b對(duì)低頻點(diǎn)24GHz有 較大的補(bǔ)償作用，從而實(shí)現(xiàn)雙頻帶阻抗匹配，有利于信號(hào)的寬帶電磁耦合與饋電。
[0062] 參見圖2和圖3,其中標(biāo)示出了平面天線各個(gè)部分的尺寸示意圖。
[0063] 如圖所示，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，H形輻射片1采用正方形截去兩個(gè)矩形 形成的H形。其中，輻射片1的兩側(cè)邊長為Lp，H形輻射片1的兩個(gè)凹入部對(duì)應(yīng)于截去的兩 個(gè)矩形，所截去對(duì)稱矩形的長為a，寬為b。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，Lp = 4. 2mm，a = I. 4mm, b = 0. 98mm。
[0064] 對(duì)稱E型槽2中間的橫向長邊為LI,四個(gè)端部的伸出邊為L2,兩邊的縱向短邊 為L3,槽寬為gl。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，LI = 3. 34mm，L2 = I. 4mm，L3 = 0. 96mm，gl = 0· 2mm〇
[0065] 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，介質(zhì)板3優(yōu)選的采用Rogers Duroid 5880板形成的正方 形介質(zhì)板，其介電常數(shù)為2. 2,邊長L = 12mm，厚度H = 0· 381mm。
[0066] 饋電結(jié)構(gòu)4的水平部的長為Ls，寬為Ws，與輻射片1之間的縫隙為g2。饋電結(jié)構(gòu) 4的垂直部的導(dǎo)體半徑為R，與平面天線的中央軸線之間的距離為dl，與接地板5邊緣之間 的距離為 d。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，Ls = 3. 53mm，Ws = 1mm，g2 = 0· 3mm，R = 0· 3mm，dl = 2. 45mm，d = 3. 55mm〇
[0067] 接地板5的U形縫隙形成為矩形，其長邊為Lf，短邊為Lfl。在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例 Φ, Lf = 4. 2mm, Lfl = L 03mm〇
[0068] 天線接口 6形成為矩形，其與接地板5的U形縫隙邊緣的寬度與對(duì)稱E形槽2的 縫隙寬度相同，均為gl。
[0069] 實(shí)際使用過程中，信號(hào)源連接兩個(gè)天線接口 6并輸入差分信號(hào)，通過兩個(gè)饋電結(jié) 構(gòu)4向輻射片1進(jìn)行平面電磁耦合饋電，并與輻射片1共同作用將電磁波的能量輻射出去， 完成無線毫米波通信的功能，反之為接收的情況。
[0070] 圖2和圖3所示優(yōu)選實(shí)施例的平面天線的各部分尺寸如下表1所示。
[0071] 表 1 (單位：mm)
[0072]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線，包括：輻射片（1)、對(duì)稱E型槽（2)、介質(zhì)板 (3) 、饋電結(jié)構(gòu)（4)、接地板（5)和天線接口（6)，其特征在于： 所述輻射片（1)設(shè)置在介質(zhì)板（3)的上表面，用于發(fā)射或接收電磁波能量； 所述對(duì)稱E型槽（2)設(shè)置在所述輻射片（1)的中間部，用于提供雙頻諧振所需的電流 路徑； 所述介質(zhì)板（3)為絕緣薄板，用于承載所述輻射片（1); 所述饋電結(jié)構(gòu)（4)設(shè)置在所述輻射片（1)的兩側(cè)，用于給所述輻射片（1)提供信號(hào)饋 電； 所述接地板（5)設(shè)置在所述介質(zhì)板（3)的下表面上，用于承載天線主體并提供接地信 號(hào)；以及 所述天線接口（6)設(shè)置在所述介質(zhì)板（3)的下表面上并分別電連接到所述饋電結(jié)構(gòu) (4) ，用于輸入差分信號(hào)給所述饋電結(jié)構(gòu)（4)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線，其特征在于，所述輻射片 (1)采用印刷電路板技術(shù)印制在所述介質(zhì)板（3)的中間部，并形成為H形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線，其特征在于，所述對(duì)稱E型 槽（2)形成為兩個(gè)相對(duì)且對(duì)稱設(shè)置的E型槽，兩個(gè)E型槽的中間突出部互相連通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線，其特征在于，所述饋電結(jié) 構(gòu)（4)包括第一饋電結(jié)構(gòu)（4-1)和第二饋電結(jié)構(gòu)（4-2)，所述第一饋電結(jié)構(gòu)（4-1)和第二饋 電結(jié)構(gòu)（4-2)分別對(duì)稱的設(shè)置在所述輻射片（1)的兩側(cè)，以平面電磁耦合方式對(duì)所述輻射 片⑴實(shí)現(xiàn)饋電。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線，其特征在于，所述第一饋 電結(jié)構(gòu)（4-1)和所述第二饋電結(jié)構(gòu)（4-2)分別設(shè)置在所述輻射片（1)兩側(cè)的凹入部并分別 延伸出來。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線，其特征在于，所述第一饋 電結(jié)構(gòu)（4-1)包括第一饋電結(jié)構(gòu)水平部（4-11)和第一饋電結(jié)構(gòu)垂直部（4-12)，所述第二饋 電結(jié)構(gòu)（4-2)包括第二饋電結(jié)構(gòu)水平部（4-21)和第二饋電結(jié)構(gòu)垂直部（4-22)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線，其特征在于，所述第一饋 電結(jié)構(gòu)水平部（4-11)設(shè)置在所述介質(zhì)板（3)的上表面并形成為矩形，所述第二饋電結(jié)構(gòu)水 平部（4-21)設(shè)置在所述介質(zhì)板（3)的上表面并形成為矩形，所述矩形的水平部設(shè)置在所述 輻射片（1)的H形的凹入部并與所述輻射片（1)平行的延伸出來。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線，其特征在于，所述第一饋 電結(jié)構(gòu)垂直部（4-12)和所述第二饋電結(jié)構(gòu)垂直部（4-22)形成為金屬過孔，其垂直的穿過 所述介質(zhì)板（3)并將所述水平部與設(shè)置在所述介質(zhì)板（3)背面的所述天線接口（6)連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)所述的用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線，其特征在于， 所述饋電結(jié)構(gòu)（4)包括第一電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)（4-a)和第二電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)（4-b)，所述第一饋 電結(jié)構(gòu)水平部（4-11)與所述輻射片（1)配合形成所述第一電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)（4-a)，用于形成 高頻60GHz處的諧振；所述第二饋電結(jié)構(gòu)水平部（4-21)與所述接地板（5)上的U型縫隙 形成所述第二電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)（4-b)，用于形成低頻24GHz處的諧振；所述第一電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu) (4-a)和所述第二電容補(bǔ)償結(jié)構(gòu)（4-b)共同作用，用以抵消所述饋電結(jié)構(gòu)（4)中所述第一饋 電結(jié)構(gòu)垂直部（4-12)和所述第二饋電結(jié)構(gòu)垂直部（4-22)在雙頻帶上帶來的額外電感，滿 足阻抗匹配的要求。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)所述的用于雙頻毫米波系統(tǒng)的平面天線，其特征在于， 所述天線接口（6)形成為矩形并分別設(shè)置在所述接地板（5)上形成的U形縫隙中，分別連 接到所述第一饋電結(jié)構(gòu)（4-1)中所述的第一饋電結(jié)構(gòu)垂直部（4-12)和所述第二饋電結(jié)構(gòu) (4-2)中所述的第二饋電結(jié)構(gòu)垂直部（4-22)。
【文檔編號(hào)】H01Q5/15GK104393416SQ201410674715
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】吳永樂, 劉元安, 曲美君, 王衛(wèi)民, 于翠屏 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)