一种适用于波束扫描的毫米波双频段多谐振器混合天线制造技术

本发明专利技术属于微波通信技术领域，具体涉及一种适用于波束扫描的毫米波双频段多谐振器混合天线。包括有自上而下依次叠置的第一基板、第二基板及第三基板；第一基板的上表面印刷第一矩形金属贴片和环绕第一矩形金属贴片的n

【技术实现步骤摘要】
一种适用于波束扫描的毫米波双频段多谐振器混合天线


[0001]本专利技术属于微波通信
，具体涉及一种适用于波束扫描的毫米波双频段多谐振器混合天线。

技术介绍

[0002]毫米波技术是第五代移动通信技术实现高数据速率无线通信的关键因素。目前世界范围内授权的5G毫米波频段为n257(26.5
‑
29.5GHz)、n258(24.25
‑
27.5GHz)、n260(37.0
‑
40.0GHz)和n261(27.5
‑
28.35GHz)，一般来说，n257、n258和n261频段被划分为28GHz频段，而n260频段被划分为39GHz频段。双频段天线可以减少系统中天线的数目，简化硬件结构，降低系统的成本，是覆盖上述28/39GHz毫米波频段的理想方案。根据频谱划分，要求所设计的毫米波天线在28GHz和39GHz这两个频段内都必须具备较宽的带宽。此外，为了应对毫米波范围内产生的路径损耗，在实际应用中毫米波天线通常以阵列形式出现。为了提高天线的空间覆盖率，天线阵列必须具有宽的波束扫描角度，这就要求毫米波天线阵列间距保持在约半个波长，从而进一步要求天线单元的平面尺寸须远小于半个波长。在此背景下，就天线
而言，设计一款覆盖毫米波28/39GHz的双频双宽带、小型化的天线具有重要的研究意义。
[0003]目前所提出的毫米波双频段天线主要分为三类且存在局限性：第一种是通过在单个谐振器中激发双/多个工作模式的方式实现双频段覆盖，但是由于单辐射体天线模式数量有限(≦3个模式)，故往往导致每个频段的带宽过窄(～5％)；第二种方法是通过使用多种谐振器结构，实现毫米波的双频段覆盖，但是现有的设计仍然只局限在两到三个谐振器，因此提供的模式仍然数量有限(≦3个模式)，无法实现两个频段的宽频带覆盖；第三种方法是将前两种方法综合使用，虽然可以实现双频段的宽带覆盖，但往往导致天线尺寸过大，无法实现宽角度波束扫描的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述现有技术所存在的问题，提出了一种适用于波束扫描的毫米波双频段多谐振器混合天线，解决了现有的毫米波双频段天线设计中存在的天线带宽较窄、平面尺寸大、各频段不易单独调节等问题。
[0005]本专利技术为实现上述专利技术目的，采取的技术方案如下：
[0006]一种适用于波束扫描的毫米波双频段多谐振器混合天线，包括有自上而下依次叠置的第一基板、第二基板及第三基板，第一基板与第二基板之间为粘合板，第三基板与第四基板之间为粘合板；所述第一基板的上表面印刷第一矩形金属贴片和环绕第一矩形金属贴片的n
×
n个金属带条；所述第二基板的上表面印刷第二矩形金属贴片；所述第三基板的上表面设置金属地；所述金属地蚀刻有一条矩形缝隙；所述第三基板的下表面设置用于馈电的微带线；所述天线的四周设置有内层金属化通孔与外层金属化通孔；所述内层金属化通孔贯穿第二基板向下延伸至第三基板形成基片集成波导背腔；所述外层金属化通孔贯穿第
一基板和第二基板向下延伸至金属地；射频激励信号由微带线馈入，通过矩形缝隙耦合对位于其上的天线进行馈电。
[0007]进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述n
×
n个金属带条为2
×
2个金属带条。
[0008]进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述外层金属化通孔以外的第一基板的上表面部分作印刷金属处理。
[0009]进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述矩形缝隙作为一个辐射单元提供一个谐振模式工作于28GHz频段；第一基板上表面的金属带条产生另一个谐振点工作于28GHz频段；位于第一基板和第二基板上表面的两个层叠型的第一矩形金属贴片与第二矩形金属贴片分别产生贴片基模TM
01
两个谐振模式，产生的两个谐振点工作于39GHz频段。
[0010]进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述微带线连接匹配枝节改善混合天线的整体阻抗匹配。
[0011]进一步的作为本专利技术的优选技术方案，所述天线拓展为1
×
N波束扫描天线阵列。
[0012]本专利技术所述的一种适用于波束扫描的毫米波双频段多谐振器混合天线，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0013]1、本专利技术采用矩形缝隙可以很好的激励起整个天线辐射单元。
[0014]2、本专利技术在28GHz和39GHz频段处均获得了两个谐振模式，实现了28GH和39GHz这两个5G毫米波热点频段覆盖；引入层叠矩形贴片和金属带条寄生结构使得整体设计实现低剖面，本专利技术天线整体剖面高度仅为1.2mm(～0.11λ0@28GHz)。
[0015]3、本专利技术采用混合天线方案，在同一结构下混合多种辐射单元，结构紧凑，因此只需较小的辐射单元平面尺寸便可实现，辐射单元平面尺寸为0.345λ1×
0.345λ1(～λ1@28GHz)。
[0016]4、本专利技术在天线周围采用内外两层金属化通孔，抑制表面波，提高天线增益。
[0017]5、本专利技术的天线具有良好的辐射性能，方向图对称，交叉极化较小。
[0018]6、本专利技术使用多谐振器混合天线设计方案，结构紧凑具有较小的辐射单元平面尺寸，辐射单元平面尺寸为0.345λ1×
0.345λ1(λ1@28GHz)，因此可以方便地拓展为波束扫描天线阵列。
附图说明
[0019]图1是本专利技术实施例的结构示意图一；
[0020]图2是本专利技术实施例的结构示意图二；
[0021]图3是本专利技术实施例的结构示意图三；；
[0022]图4是本专利技术实施例的天线阵列示意图；
[0023]图5是本专利技术实施例的天线单元的|S
11
|和增益仿真结果图；
[0024]图6是本专利技术实施例在24.4GHz处与28.8GHz处谐振点的仿真方向图；
[0025]图7是本专利技术实施例在37.6GHz处与39.2GHz处谐振点的仿真方向图；
[0026]图8是本专利技术实施例的天线阵列的S参数仿真结果图；
[0027]图9是本专利技术实施例的天线阵列的增益仿真结果图；
[0028]图10是本专利技术实施例的天线阵列在28GHz时波束扫描范围仿真结果图；
[0029]图11是本专利技术实施例的天线阵列在39GHz时波束扫描范围仿真结果图；
[0030]附图中，1、金属带条；2、第一矩形金属贴片；3、外层金属化通孔；4、第一基板；5、第二矩形金属贴片；6、内层金属化通孔；7、第二基板；8、矩形缝隙；9、金属地；10、第三基板；11、微带线。
具体实施方式
[0031]下面结合附图详细的描述本专利技术的作进一步的解释说明，以使本领域的技术人员可以更深入地理解本专利技术并能够实施，但下面通过参考实例仅用于解释本专利技术，不作为本专利技术的限定。
[0032]如图1至图3所示，一种适用于波束扫描的毫米波双频段多谐振器混合天线，包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于波束扫描的毫米波双频段多谐振器混合天线，包括有自上而下依次叠置的第一基板(4)、第二基板(7)及第三基板(10)，第一基板(4)与第二基板(7)之间为粘合板，第三基板(7)与第四基板(10)之间为粘合板；其特征在于，所述第一基板(4)的上表面印刷第一矩形金属贴片(2)和环绕第一矩形金属贴片(2)的n
×
n个金属带条(1)；所述第二基板(7)的上表面印刷第二矩形金属贴片(5)；所述第三基板(10)的上表面设置金属地(9)；所述金属地(9)蚀刻有一条矩形缝隙(8)；所述第三基板(10)的下表面设置用于馈电的微带线(11)；所述天线的四周设置有内层金属化通孔(6)与外层金属化通孔(3)；所述内层金属化通孔(6)贯穿第二基板(7)向下延伸至第三基板(10)形成基片集成波导背腔；所述外层金属化通孔(3)贯穿第一基板(4)和第二基板(7)向下延伸至金属地(9)；射频激励信号由微带线(11)馈入，通过矩形缝隙(8)耦合对位于其上的天线进行馈电。2.根据权利要求1所述的一种适用于波束扫描的毫米波双频段多谐振器混合天线，其特征在于，所述n
×

【专利技术属性】
技术研发人员：杨汶汶，陈天文，陈建新，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：