[发明专利]一种宽带定向毫米波天线

说明书

本发明提供一种宽带定向毫米波天线，包括第一介质基板、第二介质基板、第三介质基板、共面馈电传输电线、第一接地面、第二接地面、寄生单元、第一C形反射面、第二C形反射面、底部反射板、兔子形主辐射单元；设置左右两个折叠侧面介质基板上的第一C形反射面、第二C形反射面以及天线的底部反射板，共面馈电传输线与连接器的内导体相连接，连接器的外导体与接地面连接。本发明是一种宽带定向毫米波天线，采用共面线馈电结构，折叠介质基板与底层反射板之间形成封闭空腔的结构设计，以及兔子形主辐射单元与寄生辐射单元之间的缝隙耦合结构设计，实现了宽带化以及定向性的毫米波天线设计。

技术领域

本发明涉及一种天线结构，具体涉及一种宽带定向毫米波天线。

背景技术

近年来，随着无线通信技术的快速发展，手机电脑等电子设备的普及使用，使得人们对无线通信的质量也提出了更高的要求。更快的传输速度，更好的传输带宽，这也就意味着，通信频带需要不断的向宽频和高频发展，也就推动了对宽带天线的研究，而毫米波天线波长短、传输速度快，传播特性好等优势使其进入了大部分人的视野当中。传统的毫米波天线一般采用波导结构来实现，相较于平面贴片天线，波导结构相对复杂昂贵，并且不利于集成，所以对于小型毫米波微带天线的研究是必然且必要的。在毫米波无线通信系统中，天线是发射和接受信号的能量转换装置，天线性能的好坏严重影响到无线通信系统的性能等特性。现代雷达系统中通常使用的波导缝隙天线，在波导天线上开缝，形成辐射缝隙阵列来提升辐射性能。但是这种天线在实际生产加工中的要求越来越高，波导管缝隙天线的缝隙宽度一般小于1mm，深度和倾角各不相同，同时天线阵的结构紧凑，所以加工和组装工艺需要同时克服多种技术难题。而贴片天线可以较好的克服这些问题，常见的贴片天线的馈电方式有微带馈电、同轴馈电、孔径耦合馈电和共面波导馈电等方式。微带馈电的毫米波天线的微带线辐射损耗大、色散大、馈线与辐射单元间隔离差、衬底厚度对特征阻抗影响较大等缺点。而共面波导馈电的天线具有重量轻、剖面低、低损耗和色散小等优点。此外，针对天线辐射特性较差的问题，引入了定向辐射器，通过改进馈电结构，折叠贴片形成腔体结构，不仅可以有效扩展天线的带宽，同时也可获得较好的定向特性，设计高性能的宽带定向毫米波天线。

Hong Phuong Phan等人在2014年提出了一种嵌入式空腔结构的毫米波硅天线，该天线的介质基板中加入了二氧化硅材料，空腔的侧壁同样采用硅材料，该天线具有较好的定向特性，但是带宽性能较差，同时包含倾角的空腔在制作加工中工序复杂，拼装也较为困难。此外，Xue Bai等人在2016年提出了一种定向毫米波天线，该天线采用椭圆柱型腔体使天线具有较好的定向特性，并且采用巴伦馈电的方式使偶极子天线具有较宽的带宽。但是，该天线的背腔腔体采用较厚的铝块制作，具有较大的体积，难以集成。除此之外，Son XuatTa等人也在2016年提出了一种带背腔的角偶极子天线阵列，腔体同样采用铝块制作，同样天线的体积较大，并且天线的带宽性能较差。

发明内容

本发明目的在于提出一种宽带定向毫米波天线，本发明采用共面波导馈电结构和兔子形主辐射单元与寄生辐射单元之间的耦合结构，采用在左右两个折叠侧面上设置介质基板上的C形反射面与底部反射板构成的半封闭空腔结构，扩展天线的阻抗带宽，实现天线的宽带化和定向性设计。

本发明的目的是这样实现的：

一种宽带定向毫米波天线，所述天线包括第一介质基板(108)、第二介质基板(1081)、第三介质基板(1082)、共面馈电传输线(102)、第一接地面(1011)、第二接地面(1012)、寄生单元(104)、第一C形反射面(105)、第二C形反射面(106)、底部反射板(107)、兔子形主辐射单元；所述的第一C形反射面(105)设置在右侧折叠侧面上；第二C形反射面(106)设置在左侧折叠侧面上；所述的共面馈电传输线(102)与连接器的内部导体相连接，连接器的外导体与第一接地面(1011)、第二接地面(1012)相连接。