基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线制造技术

本发明专利技术公开了一种基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线，包括叠加放置的第一层介质基板、第二层介质基板及第三层介质基板，所述第一层介质基板的上、下表面分别设置呈阵列排布的磁电偶极子天线单元及金属地板，所述第二层介质基板设置馈电层，第三层介质基板设置GCPW转接层，所述第一层介质基板的上表面两侧边缘设置两个金属接地柱墙，两个金属接地柱墙之间设置磁电偶极子天线单元；通过在第一层介质基板中设置多条耦合抵消路径用来抵消固有的耦合路径。和传统的高隔离天线相比，本发明专利技术的去耦结构简单，不需要额外的剖面，就能实现多频天线的去耦。而且基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线。多频高隔离毫米波相控阵列天线。多频高隔离毫米波相控阵列天线。

【技术实现步骤摘要】
基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线


[0001]本专利技术涉及通信领域，具体涉及一种基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线。

技术介绍

[0002]随着第五代无线通信技术的发展，毫米波阵列天线是一个热门的研究课题。毫米波阵列天线具有高带宽、高速率、低时延、小尺寸等优势，被广泛应用在基站天线、室内通信、定点通信等应用场合。但是，毫米波天线阵列存在的表面波严重、耦合过高等问题，严重恶化了阵列天线的辐射效率和扫描角度。为了改善阵列天线之间的耦合，传统的高隔离方法一般适用于二元阵列，很难拓展到大型阵列设计中。近些年，采用去耦面的阵列天线能够很好地实现高隔离的性能。但是，这种去耦结构需要在天线阵列上空某些特定位置摆上去耦表面，这个高度由去耦表面反射相位和固有的耦合相位共同决定。但是，采用这种去耦表面会带来额外的剖面、设计复杂等诸多问题。这对天线阵列整体的设计带来很大的挑战，也不适合紧凑环境下的天线设计。磁电偶极子天线单元作为宽带低剖面辐射天线，在相控阵天线中有广泛的应用。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术存在的缺点与不足，本专利技术提供一种多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线。
[0004]本专利技术不仅具有高隔离、尺寸小、结构简单的特点，并且能确保改善相控阵列天线的端口隔离和扫描性能。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线，包括叠加放置的第一层介质基板、第二层介质基板及第三层介质基板，所述第一层介质基板的上、下表面分别设置呈阵列排布的磁电偶极子天线单元及金属地板，所述第二层介质基板设置馈电层，第三层介质基板设置GCPW转接层，所述第一层介质基板的上表面两侧边缘设置两个金属接地柱墙，两个金属接地柱墙之间设置磁电偶极子天线单元；
[0007]当磁电偶极子天线单元为两个时，相邻磁电偶极子天线单元之间设置第一去耦路径；
[0008]当磁电偶极子天线单元为至少三个时，相邻磁电偶极子天线单元之间设置第一去耦路径，除设置在靠近金属接地柱墙的两个磁电偶极子天线单元外，其它磁电偶极子天线单元的两端设置第二去耦路径。
[0009]进一步，每个磁电偶极子天线单元的两侧设置去耦接地柱。
[0010]进一步，相邻磁电偶极子天线单元之间设置两个第一去耦路径，且关于第一层介质基板的纵向轴线对称设置。
[0011]进一步，所述第一去耦路径包括m根第一接地柱、n条第一金属条带及o条第二金属
条带；
[0012]当m＝3,n＝1,o＝1时，其中两根第一接地柱沿着第一金属条带中心对称设置，第三根第一接地柱设置在第一金属条带的中心位置，三根第一接地柱通过第二金属条带连接；
[0013]当m＞3,n≥2,o≥2时，n条第一金属条带平行放置，每一条第一金属条带设置两个或三个第一接地柱，第一金属条带设置两根第一接地柱时，两根第一接地柱沿着中心对称设置,第二金属条带用于连接两根第一接地柱；当第一金属条带设置三根第一接地柱时，按照m＝3时设置，第二金属条带用于连接三根第一接地柱。
[0014]进一步，所述第二去耦路径包括至少两根第二接地柱及至少一条第三金属条带；
[0015]当包括两根第二接地柱及一条第三金属条带时，两根第二接地柱沿着第三金属条带的中心对称设置；
[0016]当包括大于两根的第二接地柱及多条第三金属条带时，则多条第三金属条带平行设置，每两根第二接地柱沿着第三金属条带的中心点对称设置。
[0017]进一步，所述金属地板设置H形缝隙。
[0018]进一步，馈电层设置屏蔽金属墙，所述屏蔽金属墙包括隔离条带与多根第四接地柱，所述隔离条带与多根第四接地柱对称放置在H形缝隙的四周，构成腔体。
[0019]进一步，所述磁电偶极子天线单元包括四个带切角的矩形金属贴片及12个第三接地柱构成，每个矩形金属贴片设置三个第三接地柱，采用H形缝隙进行激励。
[0020]进一步，所述馈电层包括带状线馈电、微带线馈电、基片集成波导馈电网络或者共面波导馈电。
[0021]进一步，所述第一金属条带及第二金属条带的形状为π形、n形、H形、L形、M形、双T形，T形或三T形。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023](1)本专利技术包括基于耦合抵消路径的去耦路径、磁电偶极子天线、馈电网络。由于采用多条简单的去耦路径，放置在不同的位置，分别用于抵消不同频率处的阵元间固有耦合，尽可能减小多条路径间的干扰，同时增强了多频段处天线单元或者天线子阵之间的隔离，并且改善了不同频率处的有源S参数和阵列天线的扫描能力，还具有紧凑的结构和简单的设计优势。
[0024](2)本专利技术通过采用基于耦合抵消路径的去耦路径，具有可拓展特性，可以广泛应用于不同数量、不同极化的阵列去耦之中。
[0025](3)本专利技术通过调整去耦路径的高度、长度和宽度，可以控制引入耦合量的幅度和相位，从而实现增强了天线单元或者天线子阵之间的隔离。
[0026](4)本专利技术通过采用磁电偶极子天线，实现了宽带匹配特性。
[0027](5)本专利技术结构简单，加工容易，成本和重量都相对较小。因而可以大规模生产。
附图说明
[0028]图1是本专利技术的多频高隔离毫米波相控阵列天线的三维示意图；
[0029]图2(a)是图1中磁电偶极子天线单元及馈电层的俯视图；
[0030]图2(b)及图2(c)是第一去耦路径的尺寸参数示意图；
[0031]图3(a)是本专利技术基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线低频段的S参数在去耦后的结果图；
[0032]图3(b)是本专利技术基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线高频段的S参数在去耦后的结果图；
[0033]图4(a)是本专利技术基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线低频段的S参数在去耦前的结果图；
[0034]图4(b)是本专利技术基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线高频段的S参数在去耦前的结果图；
[0035]图5是本专利技术基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线在25GHz扫描至最大扫描角的结果图；
[0036]图6是本专利技术基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线在27GHz扫描至大扫描角的结果图；
[0037]图7是本专利技术基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线在29GHz扫描至大扫描角的结果图；
[0038]图8是本专利技术基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线在37GHz扫描至大扫描角的结果图；
[0039]图9是本专利技术基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线在40GHz扫描至大扫描角的结果图；
[0040]图10是本专利技术基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线在42GHz扫描至大扫描角的结果图；
[0041]图11(a)是本专利技术基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线在低频段扫描至最大角度的有源S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多路径抵消的多频高隔离毫米波相控阵列天线，其特征在于，包括叠加放置的第一层介质基板、第二层介质基板及第三层介质基板，所述第一层介质基板的上、下表面分别设置呈阵列排布的磁电偶极子天线单元及金属地板，所述第二层介质基板设置馈电层，第三层介质基板设置GCPW转接层，所述第一层介质基板的上表面两侧边缘设置两个金属接地柱墙，两个金属接地柱墙之间设置磁电偶极子天线单元；当磁电偶极子天线单元为两个时，相邻磁电偶极子天线单元之间设置第一去耦路径；当磁电偶极子天线单元为至少三个时，相邻磁电偶极子天线单元之间设置第一去耦路径，除设置在靠近金属接地柱墙的两个磁电偶极子天线单元外，其它磁电偶极子天线单元的两端设置第二去耦路径。2.根据权利要求1所述的多频高隔离毫米波相控阵列天线，其特征在于，每个磁电偶极子天线单元的两侧设置去耦接地柱。3.根据权利要求1所述的多频高隔离毫米波相阵列天线，其特征在于，相邻磁电偶极子天线单元之间设置两个第一去耦路径，且关于第一层介质基板的纵向轴线对称设置。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的多频高隔离毫米波相控阵列天线，其特征在于，所述第一去耦路径包括m根第一接地柱、n条第一金属条带及o条第二金属条带；当m＝3,n＝1,o＝1时，其中两根第一接地柱沿着第一金属条带中心对称设置，第三根第一接地柱设置在第一金属条带的中心位置，三根第一接地柱通过第二金属条带连接；当m＞3,n≥2,o≥2时，n条第一金属条带平行放置，每一条第一金属条带设置两个或三个第一接地柱，第一金属条带设置两根第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨琬琛，刘洽广，车文荃，薛泉，谷礼政，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：