[发明专利]一种多波束介质谐振器端射天线在审

专利信息
申请号: 202310960634.0 申请日: 2023-08-02
公开(公告)号: CN116666977A 公开(公告)日: 2023-08-29
发明(设计)人: 路烜;施金;郭毅 申请(专利权)人: 南通至晟微电子技术有限公司
主分类号: H01Q9/04 分类号: H01Q9/04;H01Q25/00;H01Q3/00;H01Q3/28
代理公司: 北京一诺通成知识产权代理事务所(普通合伙) 16145 代理人: 张学府
地址: 226006 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 波束 介质 谐振器 天线
【说明书】:

发明公开了一种多波束介质谐振器端射天线,包括介质基板、介质陶瓷一、介质陶瓷二、金属层一和金属层二,其中,所述介质陶瓷一和所述介质陶瓷二分别设置于所述介质基板的两侧,且所述金属层一和所述金属层二分别设置于所述介质基板的两侧,所述金属层一与所述介质陶瓷一连接,所述金属层二与所述介质陶瓷二连接,且所述介质陶瓷一、所述介质基板以及所述介质陶瓷二之间通过螺柱贯穿连接,且所述螺柱的两侧分别设置有螺母和螺盖。本发明的多波束端射天线以介质谐振器单天线形式实现,具有尺寸小、结构简洁、在毫米波频段损耗小、三波束辐射,控制波束间隔、幅度差值和波束宽度差值,以及稳定工作频带内辐射方向图等优点。

技术领域

本发明涉及微波通信领域,具体来说,涉及一种多波束介质谐振器端射天线。

背景技术

端射天线是一种沿天线延伸方向接收或发送信号的天线,天线结构能够较好地与系统地兼容。常见类型有八木天线、Vivaldi天线、锥形槽天线、平面准八木天线等,主要的辐射特性为单波束辐射,通常可以通过叠加多个引向器或形成渐变形辐射体增加天线增益和指向性,但是天线尺寸较大、波束覆盖区域有限。相比于单波束端射天线,多波束端射天线能够覆盖多个区域,有效克服多径衰落效应和干扰效应,并且相比于宽波束端射天线能够减少不必要方向上的功率损耗,提高通信链路质量。如果单个端射天线能够实现多波束辐射,还能适当减少天线个数及对应的干扰。那么,实现单天线的多波束端向辐射则具有重要的科学价值和工程价值,而控制多个波束之间的间隔、幅度差值、波束宽度差值以及稳定整个工作频带内的辐射方向图是此类天线的技术要点。

目前以多天线方式实现多波束端射天线的方式相对较多,而单天线实现方式相对较少。多天线方式实现多波束端射天线主要有两大类:一类是多个端射天线单元组成阵列,通过巴特勒矩阵、移相网络等给各天线单元提供特定的相位实现多波束辐射;另一类则是组合多个单波束端射天线,每个单波束端射天线覆盖一个方向形成多波束辐射。此两类多波束端射天线,能够实现不同的波束个数,但是普遍存在因多天线单元或波束成形网络导致的结构复杂、尺寸大的问题,另外波束成形网络的损耗极大的降低了天线效率。

以单天线方式实现多波束端向辐射主要是在宽波束端射天线的基础上引入两部分斜向的电磁超材料结构,从而将宽波束改变成双波束,具体方法有两种。第一种是将两部分电磁超材料结构呈中心对称垂直放置于传统宽波束端射天线的斜向前方,在两个方向上各自按路径补偿相位,聚拢成两个波束,成功实现端射双波束辐射,但是存在平面尺寸大、剖面高、结构复杂等问题,并且只实现了双波束辐射。第二种是将多组平面H型周期结构分别列于传统宽波束端射天线辐射体两侧,利用周期性结构对TE模式表面波的操控能力实现双波束端向辐射,该方法有效降低了剖面及结构复杂度,但是平面尺寸进一步增加。同时,上述以单天线方式实现的多波束端射天线只是形成双波束,没有实现三波束辐射;在天线类型上,上述天线主要是金属天线,在毫米波频段具有较高的导体损耗,且部分设计结构复杂无法实现毫米波设计。目前基于介质谐振器的三波束端射天线还没有相关的报道,结合上述问题有必要设计一种尺寸小、结构简单、损耗低、三波束辐射的毫米波介质谐振器端射天线。

发明内容

针对相关技术中的问题,本发明提出一种多波束介质谐振器端射天线,能够减少天线尺寸、简化结构、降低毫米波频段的导体损耗,并解决三波束辐射时波束间隔、幅度差值和波束宽度差值的控制问题以及整个工作频带内辐射方向图的稳定问题。

本发明的技术方案是这样实现的:

一种多波束介质谐振器端射天线,包括介质基板、介质陶瓷一、介质陶瓷二、金属层一和金属层二,其中,所述介质陶瓷一和所述介质陶瓷二分别设置于所述介质基板的两侧,且所述金属层一和所述金属层二分别设置于所述介质基板的两侧,所述金属层一与所述介质陶瓷一连接,所述金属层二与所述介质陶瓷二连接,且所述介质陶瓷一、所述介质基板以及所述介质陶瓷二之间通过螺柱贯穿连接,且所述螺柱的两侧分别设置有螺母和螺盖。

其中,所述介质陶瓷一和所述介质陶瓷二以所述介质基板为中轴对称设置,且所述介质陶瓷一和所述介质陶瓷二均为十字形介质陶瓷。

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