[发明专利]一种高增益毫米波圆极化介质谐振器阵列天线

说明书

本发明提出了一种高增益毫米波圆极化介质谐振器阵列天线，用于解决现有毫米波圆极化介质谐振器阵列天线增益较低的技术问题，包括介质基板、印制在介质基板上表面的第一金属地板和下表面的第二金属地板；第一金属地板与第二金属地板之间通过基片集成波导矩形腔体连接，该基片集成波导馈电结构由设置在介质基板上的多个金属化过孔组成；第一金属地板位于基片集成波导馈电结构内的区域划分为n×n个馈电单元，n≥2，每个馈电单元上蚀刻有矩形耦合缝隙，在缝隙所在位置固定有两个介质块层叠而成的介质谐振器天线单元；介质基板上设置有用于安装同轴线的过孔。本发明适用于5G毫米波通信系统。

技术领域

本发明属于天线技术领域，特别涉及一种高增益圆极化介质谐振器天线，适用于5G毫米波通信系统。

背景技术

随着现代无线通信技术的快速发展，特别是个人移动通信技术的发展，低频无线频谱资源逐渐枯竭。为实现高速无线接入技术，势必需要开发高频无线频谱资源。毫米波由于其波长短，干扰小等优点，可有效地解决高速无线接入技术中所面临的诸多问题，因此毫米波成为下一代移动通信(5G)及未来的移动通信的重要候选频段。

为了更快的突破毫米波通信的关键技术，国内外关于毫米波通信的天线设计与实验也正如火如荼的进行。而毫米波频段通信最大的问题在于毫米波的空气损耗较大，从而传播距离较短，只能用于一些短距通信，所以设法提高天线增益显得尤为重要。由于毫米波频段天线如果采用常用的微带天线等金属印刷天线会具有较高的金属损耗会一定程度地降低增益，使天线增益下降。圆极化天线可以接收任意极化方向的线极化波，同时它发射的信号也可以由任意极化方向的线极化天线接收，并且具有旋向正交性，尤其是在航天飞行器、无线通信和雷达的极化分集、全球定位等无线电领域中得到广泛应用领域。综上所述，研究高增益毫米波圆极化介质谐振器阵列天线具有重要意义。

为了提高毫米波圆极化阵列天线的增益，现有技术通常是利用基片集成波导技术设计功分馈电结构，有效地解决了常规馈电网络在毫米波频段损耗大从而降低天线增益的缺陷。例如申请公布号为CN 107749520 A，名称为“一种高增益毫米波圆极化螺旋微带天线”的专利申请，公开了一种高增益毫米波圆极化螺旋微带天线，该发明由辐射体阵列、馈电网络、馈电探针构成，其中辐射体阵列包括印刷在介质基板上表的金属辐射单元，馈电网络包括金属化过孔与上下金属地板连接成的基片集成波导功分馈电结构，馈电探针直接与金属辐射单元相连。该发明峰值增益15dBi。该发明在毫米波频段内实现了高增益和圆极化的天线特性，采用的基片集成波导技术一定程度上提高了天线的增益，但由于该发明采用的馈电结构较为复杂，增大了能量在传输过程中的损耗，从而限制了天线增益；同时金属辐射体的欧姆损耗较大，一定程度地降低了天线增益。所以若想进一步提高天线增益，需对馈电结构和天线辐射单元做出进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种高增益毫米波圆极化介质谐振器天线，用于解决现有技术中存在的天线增益较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括介质基板1、印制在介质基板1上表面的第一金属地板2和下表面的第二金属地板3；所述第一金属地板2与第二金属地板3之间通过基片集成波导馈电结构连接，该基片集成波导馈电结构由设置在介质基板1上的多个金属化过孔11组成；所述第一金属地板2位于基片集成波导馈电结构内的区域划分为多个馈电单元21，每个馈电单元21上蚀刻有矩形耦合缝隙211，在矩形耦合缝隙211所在位置固定有辐射单元4；所述介质基板1上设置有用于安装同轴线的过孔；所述基片集成波导馈电结构为矩形腔体；所述第一金属地板2位于基片集成波导馈电结构内的区域划分为n×n个馈电单元21，n≥2；所述辐射单元4采用由两个介质块41层叠而成的介质谐振器天线单元，用于实现高增益和圆极化的特性。

上述高增益毫米波圆极化介质谐振器阵列天线，所述矩形腔体为正方形腔体，该正方形腔体每个边上的金属化过孔11数量为m，m≥18。