[发明专利]一种开口波导相控阵单元

说明书

本发明公开了一种开口波导相控阵单元，包括：开口波导、阻抗渐变段、输入端；所述开口波导为一个上、下两端均为开口的立方体腔体；所述阻抗渐变段采用梯台结构，阻抗渐变段的下端与所述输入端相连接；所述输入端为一个馈电同轴连接器，且输入端位于开口波导的下开口端。本发明使得天线在23.5GHz～38GHz频段内驻波比小于2，在24.25GHz～29.5GHz频带能驻波小于比1.5，且天线在俯仰面扫描角度为±30°，天线在方位面扫描角度为±60°，相控阵单元在俯仰面波束宽度为俯仰面的接近一半的数值，满足5G通信的要求。

技术领域

本发明涉及微波技术领域，尤其是一种开口波导相控阵单元。

背景技术

随着5G移动业务的兴起，5G网络具有极高的速率，极大的容量，极低的时延；相对4G网络，5G网络的传输速率可以提升10～100倍，峰值传输速率达到10Gbit/s，端到端时延达到毫秒级。根据通信原理，无线通信的最大信号带宽大约是载波频率的5％左右，因此，载波频率越高，可实现的信号带宽也越大。在毫米波频段中，28GHz频段是最有希望使用在5G的频段，28GHz频段的可用频谱带宽可达1GHz；相比而言，4G-LTE频段最高频率的载波在2GHz上下，而可用频谱带宽只有100MHz。因此，若使用毫米波频段，则频谱带宽扩大10倍，传输速率也可得到巨大提升。在5G通讯天线无论是采用Massive MIMO、Beam Trace、BeamForming等技术来实现空间分集以实现大数据量传输时，天线都会采用有源相控阵的形式，对天线的扫描方位一般要求为方位-60°～60°，俯仰-30°～30°。针对这些特点，5G通讯天线的研发已经成为5G移动业务的重点和难点。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种开口波导相控阵单元，使得天线在23.5GHz～38GHz频段内驻波比小于2，在24.25GHz～29.5GHz频带能驻波小于比1.5，且天线在俯仰面扫描角度为±30°，天线在方位面扫描角度为±60°，相控阵单元在俯仰面波束宽度为俯仰面的接近一半的数值，满足5G通信的要求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

一种开口波导相控阵单元，所述相控阵单元包括：开口波导(1)、阻抗渐变段(20)、输入端(3)；

开口波导(1)为一个上、下两端均开口的立方体腔体，包括四个波导臂，分别为窄边前波导臂(1a)、窄边后波导臂(1b)、宽边左波导臂(1c)、宽边右波导臂(1d)；开口波导(1)的内部且在开口波导(1)的宽边左波导臂(1c)或宽边右波导臂(1d)上设有阻抗渐变段(20)，且阻抗渐变段(20)到宽边左波导臂(1c)与到宽边右波导臂(1d)的距离相等；

阻抗渐变段(20)采用梯台结构，阻抗渐变段(2)的下端与所述输入端(3)相连接；

输入端(3)为一个馈电同轴连接器(30)，且输入端(3)位于开口波导(1)的下开口端。

所述阻抗渐变段(20)包括彼此相连的梯形台体部分和长方体部分；其中，

该梯形台体的第一底面(201)为矩形且位于开口波导(1)的宽边左波导臂(1c)或宽边右波导臂(1d)中的任意一个波导臂上；该梯形台体的靠近开口波导(1)下开口端的第一侧面(202)为矩形且与开口波导的下开口端的端面平行；

该梯形台体的靠近开口波导(1)下开口端的第一侧面(202)下设有该长方体，且该长方体的靠近梯形台体的第二底面(203)的一侧面(204)与该梯形台体的第二底面(203)齐平；

梯形台体的第一底面(201)和第二底面(203)是该梯形台体的互为平行的上下两底面；

该梯形台体的靠近开口波导(1)上开口端的第二侧面(206)为一个倾斜的矩形，分别与该梯形台体的第二底面(203)和该梯形台体的第一底面(201)相连；