本发明专利技术公开了一种阵列天线，其包括若干按照一定规律排列的圆极化天线，所述圆极化天线包括一平面状接地层、与接地层相平行的一辐射单元及安装在接地层上的信号传输线。所述接地层上设有一安装孔，信号传输线包括电性绝缘地经过安装孔并沿大致垂直于接地层方向延伸的中心导线以及电性连接至接地层的接地导线，辐射单元面向接地层设有供中心导线耦合的馈入点，所述阵列天线上的若干圆极化天线共享同一接地层。
【技术实现步骤摘要】
阵列天线及其圆极化天线
本专利技术是关于一种圆极化天线和具有该圆极化天线的阵列天线，尤其是涉及一种用于传输毫米波的圆极化天线和具有该圆极化天线的指向性阵列天线。
技术介绍
随着数据交换速率需求的不断提升，特别是全高清视频传输需求的出现，基于厘米波的无线传输技术已逐渐不能满足需求。从21世纪初开始，无线通讯领域对基于毫米波，特别是60GHz频段毫米波无线通讯技术的研究取得了显著的进步，相对于IEEE802.11a/b/g/n使用的2.4GHz频段和5GHz频段而言，60GHz频段拥有更多的可用带宽。请参阅2010年11月9日公告的美国专利第US7,830,312号，该专利揭示了一种应用在60GHz频段的毫米波天线，所述毫米波天线包括平行设置的第一衬底及第二衬底，第一衬底及第二衬底上分别设有阵列天线。为了使分别位于第一衬底及第二衬底上的阵列天线之间耦合在一起，该毫米波天线采用了若干由金属材料构成的通孔连接在两者之间，这种组装方法首先要求将第一衬底及第二衬底上的若干阵列天线与若干通孔分别对齐，这种通过金属线路实现不同平面之间信号传输的阵列天线组装过程较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单，衰减量小的阵列天线。为了实现上述目的，本专利技术提供一种阵列天线，其包括一平面状接地层，与接地层平行设置的一信号辐射体及一信号传输线，所述接地层上设有一安装孔，信号传输线包括中心导线及电性连接至接地层的接地导线，所述中心导线电性绝缘地经过所述安装孔沿大致垂直于接地层方向朝信号辐射体延伸，信号辐射体包括若干间隔设置并平行于接地层的辐射单元，所述辐射单元朝接地层垂直延伸设有与中心导线耦合的辐射柱。所述信号辐射体还包括设置在接地层与辐射单元之间的反射层，反射层上设有若干通孔可容纳辐射柱通过。所述接地层与反射层的周边围设有将两者相连的金属侧缘，接地层、反射层及金属侧缘三者大致构成一封闭的辐射空间。所述辐射单元大致成圆形并于该圆形的周边设有一对对称的凹口，所述若干辐射单元位于同一平面。所述辐射柱偏离辐射单元的中心并与中心导线平行。辐射柱设置在以中心导线为轴心的圆周上，与中心导线距离相同的若干辐射柱将其所在的圆周等分。与中心导线距离相同的辐射柱具有相同的长度。所述辐射柱的长度随着离中心导线的距离增加而增加，但始终辐射单元与接地层之间的距离。本专利技术的目的还在于提供一种结构简单的阵列圆极化天线。为了实现上述目的，本专利技术提供一种圆极化天线，其包括一平面状接地层，与接地层平行设置的一辐射单元，及一信号传输线，所述接地层设有一安装孔，信号传输线包括电性绝缘地经过安装孔并沿大致垂直于接地层方向延伸的中心导线以及电性连接至接地层的接地导线，所述辐射单元面向接地层设有供中心导线耦合的馈入点。所述辐射单元大致成圆形并于该圆形的周边设有一对对称的凹口，所述辐射单元偏离其中心垂直延伸设有辐射柱，所述馈入点系位于辐射柱上。相较于现有技术，本专利技术所揭示的阵列天线及其圆极化天线因具有简单的结构而易于组装，且具有在较大的带宽范围内衰减量小的优点。【附图说明】图1为符合本专利技术圆极化天线的立体分解图。图2为图1所示圆极化天线轴化比率随操作频率变化的模拟曲线图。图3为图1所示圆极化天线的峰值增益与操作频率之间的关系示意图。图4为图1所示圆极化天线的辐射场型图。图5为图1所示圆极化天线的史密斯图(SmithChart)。图6为图1所示圆极化天线的回波损耗随操作频率变化的模拟曲线图。图7为符合本专利技术第一实施方式的阵列天线的立体分解图。图8为图7所示阵列天线另一视角的立体分解图。图9为图7所示阵列天线的仰视图。图10为图9所示阵列天线沿A-A方向的剖视图。图11为图7所示阵列天线的轴化比率随操作频率变化的模拟曲线图。图12为图7所示阵列天线的峰值增益与操作频率之间的关系示意图。图13为符合本专利技术第二实施方式的阵列天线的仰视图。图14为符合本专利技术第三实施方式的阵列天线的仰视图。图15为图13及图14所示不同阵列天线轴化比率随操作频率变化对比图。图16为图13及图14所示不同阵列天线峰值增益随操作频率变化曲线对比图。图17为符合本专利技术第四实施方式的阵列天线的仰视图。图18为图17所示阵列天线的轴化比率随操作频率变化的模拟曲线图。图19为图17所示阵列天线的峰值增益与操作频率之间的关系示意图。图20为符合本专利技术第五实施方式的阵列天线的仰视图。图21为图20所示阵列天线的轴化比率随操作频率变化的模拟曲线图。图22为图20所示阵列天线的峰值增益与操作频率之间的关系示意图。图23为符合本专利技术第六实施方式的阵列天线的仰视图。图24为符合本专利技术第七实施方式的阵列天线的仰视图。图25为图23所示符合本专利技术第六实施方式的阵列天线的侧视图。图26为图23及图24所示不同阵列天线的轴化比率随操作频率变化的模拟曲线图。图27为图23及图24所示不同阵列天线的峰值增益随操作频率变化的模拟曲线图。【具体实施方式】本专利技术所揭示的圆极化天线及其阵列天线工作于极高频无线网络用以收发60GHz频段对应的毫米波信号。如图1所示为符合本专利技术的圆极化天线100包括一由片状金属构成的平面状接地层40、与接地层40相平行的一辐射单元30及安装在接地层40上的信号传输线5。所述接地层40上设有安装孔401，信号传输线5包括经过该安装孔401的中心导线51、电性连接至接地层40的接地导线52、位于接地导线52与中心导线51之间的第一绝缘层53及包覆在接地导线52外的第二绝缘层50，中心导线51沿大致垂直于接地层40的方向朝辐射单元30延伸。所述辐射单元30大致成片状的圆形并在其周边设有一对凹口302，该凹口302沿辐射单元30的中心对称设置。辐射单元30偏离其中心朝接地层40垂直延伸设有辐射柱311。高频信号直接从辐射柱311上的任意位置作为馈入点输入，中心导线51与辐射柱311中间不需要波导。中心导线51与辐射柱311均系由柱状金属构成，是以，中心导线51的末端直接与辐射单元30电性接触以替代辐射柱311也能形成圆极化天线(未图示)。图2所示为圆极化天线100在主波束方向上的轴化比率与操作频率之间关系的模拟曲线图，从图中可以看出，单一的辐射单元30在约为59.35GHz至60.70GHz之间的频段内，其主波束方向上的轴化比率低于2dB，也可以理解为本专利技术所揭示的圆极化天线100对应轴化比率为2dB的频宽约为1.35GHz。图3所示为圆极化天线100的峰值增益（PeakGain）在50GHz至70GHz频段内的模拟曲线图，其中测试曲线801为理论峰值增益，测试曲线802系为计算反射损失后的峰值增益，从图中可以看出，符合本专利技术的辐射单元30在增益为10以上具有较宽的频宽。图4所示为圆极化天线100的辐射场型模拟曲线，其中测试曲线803为水平面上的辐射场型示意曲线，测试曲线804是竖直方向上的辐射场型示意曲线，可见，符合本专利技术的辐射单元30在整个空间上均具有较好的辐射效果。图5所示为圆极化天线100在60GHz频段左右的史密斯图(SmithChart)，图6所示为圆极化天线100在50GHz至70GHz频段的回波损耗与频率的关系模拟曲线图，从第6图可看出，该圆极化天线100对应天线的回波损耗小于-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种阵列天线，其包括一平面状接地层，与接地层平行设置的一信号辐射体及一信号传输线，所述接地层上设有一安装孔，信号传输线包括中心导线及电性连接至接地层的接地导线，其特征在于，所述中心导线电性绝缘地经过所述安装孔沿大致垂直于接地层方向朝信号辐射体延伸，信号辐射体包括若干间隔设置并平行于接地层的辐射单元，所述辐射单元朝接地层垂直延伸设有与中心导线耦合的辐射柱。
【技术特征摘要】
1.一种阵列天线，其包括一平面状接地层，与接地层平行设置的一信号辐射体及一信号传输线，所述接地层上设有一安装孔，信号传输线包括中心导线及电性连接至接地层的接地导线，其特征在于，所述中心导线电性绝缘地经过所述安装孔沿大致垂直于接地层方向朝信号辐射体延伸，信号辐射体包括若干间隔设置并平行于接地层的辐射单元，所述辐射单元朝接地层垂直延伸设有与中心导线耦合的辐射柱，所述信号辐射体还包括设置在接地层与辐射单元之间的反射层，反射层上设有若干通孔可容纳辐射柱通过，所述接地层与反射层的周边围设有将两者相连的金属侧缘，接地层、反射层及金属侧缘三者大致构成一封闭的辐射空间，与中心导线距离相同的辐射柱具有相同的长度，所述辐射柱的长度随着离中心导线的距离增加而增加，但始终小于辐射单元与接地层之间的距离。2.如权利要求1所述的阵列天线，其特征在于：所述辐射单元大致成圆形并于该圆形的周边设有一对对称的凹口，所述若干辐射单元位于同一平面。3.如权利要求1所述的阵列天线，其特征在于：所述辐射柱偏离辐射单元的中心并与中心导线平行。...
【专利技术属性】
技术研发人员：山口泰一，林长青，周铭璋，侯云程，张胜哲，曾俊杰，
申请(专利权)人：富士康昆山电脑接插件有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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