[实用新型]工作在毫米波段的微带贴片天线及阵列

说明书

本实用新型提供工作在毫米波段的微带贴片天线及阵列。所述工作在毫米波段的微带贴片天线由第一介质基片的下表面和第二介质基片的上表面通过压合的方式连接，所述第一介质基片的上表面布设有辐射贴片，所述第二介质基片上布设有具有缝隙的馈电网络。本实用新型工作在毫米波段的微带贴片天线通过选取与空气的介电常数相近的介质制作基片，并由压合工艺制得，避免了引入空气层带来的加工困难性能不稳定等问题，并兼具高带宽，高交叉极化抑制，高副瓣抑制的特点。天线阵列具备结构简单，带宽大、增益大、交叉极化特性好等显著优点。

技术领域

本实用新型属于通信领域，特别适用于5G通信领域；本实用新型具体涉及工作在毫米波段的微带贴片天线及阵列。

背景技术

耦合馈电的天线中，天线与馈线不是直接相连而是将馈线与天线设计在不同介质层上，通过电磁耦合的方式进行馈电；在稍微增加结构复杂度的情况下可以显著增加带宽，但是很难做到8％以上，从而限制了系统的带宽和数据率。为了提高带宽，缝隙耦合结构的介质材料常采用空气层代替；由于微带天线的带宽与介电常数成反比，且空气层损耗低，介电常数小，所以可以在低损耗的情况下实现更大带宽。

因此，为了使得缝隙耦合天线能够应用在毫米波频段，需要在天线制作过程中引入毫米级厚度的空气层。然而，厚度在加工制作过程中的些许偏差极容易导致天线带宽和性能的大幅改变，所以空气层的引入增加了天线的加工难度和量产不一致性的风险；同时“一”字形或“十字”缝隙耦合馈电的天线端口隔离度以及交叉极化抑制性能一般。

鉴于现有天线存在带宽小，增益低，交叉极化特性差的弊端，使得基于现有天线设计而得的天线阵列无法满足5G通讯基站对高速传输，远距离覆盖和高抗干扰能力的需求。

此外，现有技术中的天线阵列中天线阵元级联组阵的方式为串联或者并联馈电贴片天线阵列，为了满足天线网络中电流分布满足预设规律的要求，需要对每一个天线单元进行调整，这就显著增加了对于天线阵元设计的复杂度，比如，为了降低天线网络的副瓣，必须优化阵列各个阵元的尺寸以形成一定的电流幅度分布，对于一个8x 8的阵列，就存在至少64个天线待优化单元参数。

实用新型内容

为了解决现有天线存在带宽小，增益低，交叉极化特性差的问题，过度依赖空气层的问题，以及天线阵列设计复杂的问题；本实用新型公开了工作在毫米波段的微带贴片天线及阵列。

本实用新型是以如下技术方案实现的：

一种工作在毫米波段的微带贴片天线，所述微带贴片天线由第一介质基片的下表面和第二介质基片的上表面通过压合的方式连接，所述第一介质基片的上表面布设有辐射贴片，所述第二介质基片上布设有具有缝隙的馈电网络。

优选的，所述馈电网络由布设在所述第二介质基片的上表面的带有缝隙的金属地和布设在所述第二介质基片的下表面的馈线构成。

优选的，所述第二介质基片由馈电网络上层基片和馈电网络下层基片压合而成，所述馈电网络上层基片的下表面布设有金属地，所述馈电网络上层基片的上表面布设有第一缝隙，所述馈电网络下层基片的下表面布设有第二缝隙，所述第一缝隙和所述第二缝隙交叉布设。

优选的，所述第一介质基片和第二介质基片的介电常数与空气的介电常数的差值小于预设阈值。

优选的，所述微带贴片天线长2.264mm，宽2.264mm。

一种天线阵列，所述天线阵列包括一个以上的行矩阵，所述行矩阵不同阵元之间串联连接，所述阵元使用权利要求上述的一种工作在毫米波段的微带贴片天线；

每个所述行矩阵的中间位置设置有馈电输入端口，以所述馈电输入端口所在直线为中心，分布在所述馈电输入端口两侧的阵元具备轴对称关系；所述行矩阵中流经馈电输入端口同侧的相邻阵元的电流满足预设的电流分布规律。

优选的，所述电流分布规律包括切比雪夫，泰勒或者维伦纽夫幅度分布规律。