一種毫米波雙極化縫隙天線陣列制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)施例提供了一種毫米波雙極化縫隙天線陣列，包括：依次層疊設(shè)置的天線單元層、第一饋電網(wǎng)絡(luò)層以及第二饋電網(wǎng)絡(luò)層；其中，天線單元層包括第一預(yù)設(shè)數(shù)量個第一縫隙天線元件，第一縫隙天線元件為：四個窄邊邊緣上呈半圓形的十字形縫隙天線元件；第二饋電網(wǎng)絡(luò)層通過第三縫隙天線元件將產(chǎn)生的第二電磁波均勻等相位的耦合至第一饋電網(wǎng)絡(luò)層；第一饋電網(wǎng)絡(luò)層，用于產(chǎn)生與第二電磁波方向垂直的第一電磁波，并通過第二縫隙天線元件將雙極化電磁波均勻等相位的耦合至天線單元層，天線單元層，用于通過第一縫隙天線元件將雙極化電磁波輻射至自由空間。應(yīng)用本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)施例，提高了天線陣列的工作帶寬。

Millimeter wave double polarization slot antenna array

Embodiment of the invention comprises a millimeter wave dual polarized slot antenna array, are provided which are sequentially overlapped antenna unit layer, a first feed network layer and the second layer feed network; wherein, the antenna unit includes a first layer of a first predetermined number of antenna elements, the first slot antenna components for: four narrow edge is cross shaped slot antenna element semicircular; second electromagnetic wave second feed network layer through the third slot antenna element will produce uniform phase feed network coupled to the first layer; the first feed network layer, is used to generate second perpendicular to the direction of the electromagnetic wave of the first wave, coupled to the antenna unit layer and through second slot antenna element the dual polarized electromagnetic wave with uniform phase, the antenna unit layer through the first slot antenna element for dual polarized electromagnetic wave radiation to self From space. With the embodiment of the invention, the operating bandwidth of the antenna array is improved.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種毫米波雙極化縫隙天線陣列
本專利技術(shù)涉及無線通信終端的天線
，特別是涉及一種毫米波雙極化縫隙天線陣列。
技術(shù)介紹
隨著多媒體技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展,無線通信對帶寬的需求也快速增加。傳統(tǒng)低頻無線頻譜資源也逐漸趨于飽和，盡管采用高階調(diào)制或多址技術(shù)可以擴(kuò)大通信系統(tǒng)的容量、提高頻譜利用率,但是對帶寬的改善很有限。為了進(jìn)一步滿足通信終端對帶寬的需求,實(shí)現(xiàn)高速寬帶無線通信,勢必需要開發(fā)新的無線頻譜資源。近年來，對于在毫米波波段工作的平面天線陣列的研究已經(jīng)吸引了越來越多的關(guān)注，毫米波由于其頻譜資源豐富,波長短,干擾小,能夠?qū)崿F(xiàn)高速帶寬下的數(shù)據(jù)交換,可有效地解決無線接入中所面臨的諸多問題,因此具有高增益的毫米波天線陣列對于高靈敏度的前端設(shè)備實(shí)現(xiàn)高速無線通信至關(guān)重要，其在寬帶無線通信中有著廣泛的應(yīng)用前景。近期起草的5G標(biāo)準(zhǔn)中，進(jìn)一步要求天線實(shí)現(xiàn)多入多出(Multiple-InputMultiple-Output，MIMO)的功能，以滿足同時服務(wù)于多個用戶的需求。雙極化天線陣列可以用兩個正交偏振同時服務(wù)兩個用戶，因此是實(shí)現(xiàn)MIMO功能的最簡單的方式。目前已有的毫米波雙極化天線陣列，可實(shí)現(xiàn)高隔離度，且具有良好的交叉極化特性，雖然該天線陣列可以同時服務(wù)兩個用戶，但是由于該天線陣列的天線單元層所使用縫隙天線元件的縫隙形狀均為直線形，使得電磁波到縫隙的長度固定，導(dǎo)致其工作帶寬較窄。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)實(shí)施例的目的在于提供一種毫米波雙極化縫隙天線陣列，以提高天線陣列的工作帶寬。具體技術(shù)方案如下：一種毫米波雙極化縫隙天線陣列，包括：依次層疊設(shè)置的天線單元層、第一饋電網(wǎng)絡(luò)層以及第二饋電網(wǎng)絡(luò)層；其中，所述天線單元層包括第一預(yù)設(shè)數(shù)量個第一縫隙天線元件，所述第一縫隙天線元件為：四個窄邊邊緣上呈半圓形的十字形縫隙天線元件；所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層的第一表面設(shè)置有第二縫隙天線元件，其中，所述第一表面為：所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層靠近所述天線單元層的表面；所述第二饋電網(wǎng)絡(luò)層的第二表面設(shè)置有第三縫隙天線元件，其中，所述第二表面為：所述第二饋電網(wǎng)絡(luò)層靠近所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層的表面；所述第二饋電網(wǎng)絡(luò)層，用于產(chǎn)生第二電磁波，并通過所述第三縫隙天線元件將所述第二電磁波均勻等相位的耦合至所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層；所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層，用于產(chǎn)生與所述第二電磁波方向垂直的第一電磁波，并通過所述第二縫隙天線元件將雙極化電磁波均勻等相位的耦合至所述天線單元層，所述雙極化電磁波為：所述第一電磁波和第二電磁波形成的電磁波；所述天線單元層，用于通過所述第一縫隙天線元件將所述雙極化電磁波輻射至自由空間。可選的，所述天線單元層包括：依次層疊設(shè)置的第一金屬層、第一介質(zhì)基板和第二金屬層，其中，所述第一金屬層疊加設(shè)置于所述第一介質(zhì)基板遠(yuǎn)離所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層的一側(cè)，所述第二金屬層與所述第一金屬層相對，疊加設(shè)置于所述第一介質(zhì)基板靠近所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層的一側(cè)，所述第一預(yù)設(shè)數(shù)量個第一縫隙天線元件位于所述第一金屬層上，所述第二金屬層上設(shè)置有第二預(yù)設(shè)數(shù)量個第四縫隙天線元件；所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層包括：依次層疊設(shè)置的第三金屬層、第二介質(zhì)基板和第四金屬層，其中，所述第三金屬層疊加設(shè)置于所述第二介質(zhì)基板靠近所述天線單元層的一側(cè)，所述第四金屬層與所述第三金屬層相對，疊加設(shè)置于遠(yuǎn)離所述天線單元層的一側(cè)，所述第三金屬層上設(shè)置有所述第二預(yù)設(shè)數(shù)量個所述第二縫隙天線，所述第四金屬層上設(shè)置有所述第二預(yù)設(shè)數(shù)量個第五縫隙天線元件；所述第二饋電網(wǎng)絡(luò)層包括：依次層疊設(shè)置的第五金屬層、第三介質(zhì)基板和第六金屬層，其中，所述第五金屬層疊加設(shè)置于所述第三介質(zhì)基板靠近所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層的一側(cè)，所述第六金屬層與所述第五金屬層相對，疊加設(shè)置于遠(yuǎn)離所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層的一側(cè)，所述第五金屬層上設(shè)置有所述第二預(yù)設(shè)數(shù)量個所述第三縫隙天線元件；所述第三縫隙天線元件，用于將所述第二電磁波耦合至所述第五縫隙天線元件；所述第二縫隙天線元件，用于將所述雙極化電磁波耦合至所述第四縫隙天線元件?？蛇x的，所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層，還包括：第一功分器、第一波導(dǎo)端口和第一轉(zhuǎn)換器，其中，所述第一功分器和第一轉(zhuǎn)換器分別設(shè)置于所述第二介質(zhì)基板上，所述第一波導(dǎo)端口設(shè)置于所述第二介質(zhì)基板的邊緣；所述第一轉(zhuǎn)換器與所述第一波導(dǎo)端口連接，用于將經(jīng)由所述第一波導(dǎo)端口進(jìn)入的第一入射波轉(zhuǎn)換成第一電磁波；所述第一功分器，用于將所述第一電磁波均勻等相位的饋到每個所述第二縫隙天線元件；所述第二饋電網(wǎng)絡(luò)層，還包括：第二功分器、第二波導(dǎo)端口和第二轉(zhuǎn)換器，其中，所述第二功分器和第二轉(zhuǎn)換器分別設(shè)置于所述第三介質(zhì)基板上，所述第二波導(dǎo)端口設(shè)置于所述第三介質(zhì)基板的邊緣；所述第二轉(zhuǎn)換器與所述第二波導(dǎo)端口連接，用于將經(jīng)由所述第二波導(dǎo)端口進(jìn)入的第二入射波轉(zhuǎn)換成與所述第一電磁波方向垂直的第二電磁波；所述第二功分器，用于將所述第二電磁波均勻等相位的饋到每個所述第三縫隙天線元件。可選的，所述天線單元層為：由所述第二預(yù)設(shè)數(shù)量個天線元件子陣組成的天線陣列，其中，每個所述天線元件子陣由第三預(yù)設(shè)數(shù)量個所述第一縫隙天線元件組成；所述第二縫隙天線元件與所述第四縫隙天線元件一一對應(yīng)，每個所述第二縫隙天線元件的中心與該第二縫隙天線元件對應(yīng)的第四縫隙天線元件的中心形成的直線垂直于所述第二介質(zhì)基板所在平面；所述第四縫隙天線元件與所述天線元件子陣一一對應(yīng)，每個所述第四縫隙天線元件的中心與該第四縫隙天線元件對應(yīng)的天線元件子陣的中心形成的直線垂直于所述第一介質(zhì)基板所在的平面；所述第三縫隙天線元件與所述第五縫隙天線元件一一對應(yīng)，每個所述第三縫隙天線元件的中心與該第三縫隙天線元件對應(yīng)的第五縫隙天線元件的中心形成的直線垂直于所述第二介質(zhì)基板所在平面；所述第五縫隙天線元件與所述第二縫隙天線元件一一對應(yīng)，每個所述第五縫隙天線元件的中心與該第五縫隙天線元件對應(yīng)的第二縫隙天線元件的中心形成的直線垂直于所述第二介質(zhì)基板所在的平面。可選的，所述第二縫隙天線元件與所述第四縫隙天線元件均為十字形縫隙天線元件，所述第三縫隙天線元件與所述第五縫隙天線元件均為豎條形縫隙天線元件。可選的，所述第一功分器，用于輸出等幅度、等相位的電磁波；所述第一功分器包括：H型功分器、T型功分器以及同相T型功分器，所述T型功分器的輸入端與所述第一波導(dǎo)端口正對；所述T型功分器，用于通過其輸出端將所述第一電磁波輸入至所述同相T型功分器的輸入端；所述同相T型功分器，用于通過其輸出端將所述第一電磁波輸入至所述H型功分器的輸入端。可選的，所述H型功分器為一輸入四輸出的功分器，包括三個子功分器；所述T型功分器為一輸入兩輸出的功分器，包括一個所述子功分器；所述同相T型功分器為一輸入兩輸出的功分器，包括一個所述子功分器以及位于所述子功分器長臂側(cè)的預(yù)設(shè)數(shù)量個金屬化孔洞?？蛇x的，所述子功分器由圓柱形金屬化孔洞組成?？蛇x的，所述第一電磁波與所述第二電磁波均滿足TE10模的單模傳輸條件?？蛇x的，所述天線陣列中的所有介質(zhì)層的材料均為聚四氟乙烯板材?？梢?，應(yīng)用本專利技術(shù)實(shí)施例提供的技術(shù)方案，由于天線單元層使用的縫隙天線元件的縫隙形狀均為：四個窄邊邊緣上呈半圓形的十字形縫隙天線元件，使得電磁波到縫隙的長度變化，從而提高了天線陣列的工作帶寬。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種毫米波雙極化縫隙天線陣列，其特征在于，包括：依次層疊設(shè)置的天線單元層、第一饋電網(wǎng)絡(luò)層以及第二饋電網(wǎng)絡(luò)層；其中，所述天線單元層包括第一預(yù)設(shè)數(shù)量個第一縫隙天線元件，所述第一縫隙天線元件為：四個窄邊邊緣上呈半圓形的十字形縫隙天線元件；所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層的第一表面設(shè)置有第二縫隙天線元件，其中，所述第一表面為：所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層靠近所述天線單元層的表面；所述第二饋電網(wǎng)絡(luò)層的第二表面設(shè)置有第三縫隙天線元件，其中，所述第二表面為：所述第二饋電網(wǎng)絡(luò)層靠近所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層的表面；所述第二饋電網(wǎng)絡(luò)層，用于產(chǎn)生第二電磁波，并通過所述第三縫隙天線元件將所述第二電磁波均勻等相位的耦合至所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層；所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層，用于產(chǎn)生與所述第二電磁波方向垂直的第一電磁波，并通過所述第二縫隙天線元件將雙極化電磁波均勻等相位的耦合至所述天線單元層，所述雙極化電磁波為：所述第一電磁波和第二電磁波形成的電磁波；所述天線單元層，用于通過所述第一縫隙天線元件將所述雙極化電磁波輻射至自由空間。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種毫米波雙極化縫隙天線陣列，其特征在于，包括：依次層疊設(shè)置的天線單元層、第一饋電網(wǎng)絡(luò)層以及第二饋電網(wǎng)絡(luò)層；其中，所述天線單元層包括第一預(yù)設(shè)數(shù)量個第一縫隙天線元件，所述第一縫隙天線元件為：四個窄邊邊緣上呈半圓形的十字形縫隙天線元件；所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層的第一表面設(shè)置有第二縫隙天線元件，其中，所述第一表面為：所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層靠近所述天線單元層的表面；所述第二饋電網(wǎng)絡(luò)層的第二表面設(shè)置有第三縫隙天線元件，其中，所述第二表面為：所述第二饋電網(wǎng)絡(luò)層靠近所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層的表面；所述第二饋電網(wǎng)絡(luò)層，用于產(chǎn)生第二電磁波，并通過所述第三縫隙天線元件將所述第二電磁波均勻等相位的耦合至所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層；所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層，用于產(chǎn)生與所述第二電磁波方向垂直的第一電磁波，并通過所述第二縫隙天線元件將雙極化電磁波均勻等相位的耦合至所述天線單元層，所述雙極化電磁波為：所述第一電磁波和第二電磁波形成的電磁波；所述天線單元層，用于通過所述第一縫隙天線元件將所述雙極化電磁波輻射至自由空間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天線陣列，其特征在于，所述天線單元層包括：依次層疊設(shè)置的第一金屬層、第一介質(zhì)基板和第二金屬層，其中，所述第一金屬層疊加設(shè)置于所述第一介質(zhì)基板遠(yuǎn)離所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層的一側(cè)，所述第二金屬層與所述第一金屬層相對，疊加設(shè)置于所述第一介質(zhì)基板靠近所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層的一側(cè)，所述第一預(yù)設(shè)數(shù)量個第一縫隙天線元件位于所述第一金屬層上，所述第二金屬層上設(shè)置有第二預(yù)設(shè)數(shù)量個第四縫隙天線元件；所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層包括：依次層疊設(shè)置的第三金屬層、第二介質(zhì)基板和第四金屬層，其中，所述第三金屬層疊加設(shè)置于所述第二介質(zhì)基板靠近所述天線單元層的一側(cè)，所述第四金屬層與所述第三金屬層相對，疊加設(shè)置于遠(yuǎn)離所述天線單元層的一側(cè)，所述第三金屬層上設(shè)置有所述第二預(yù)設(shè)數(shù)量個所述第二縫隙天線，所述第四金屬層上設(shè)置有所述第二預(yù)設(shè)數(shù)量個第五縫隙天線元件；所述第二饋電網(wǎng)絡(luò)層包括：依次層疊設(shè)置的第五金屬層、第三介質(zhì)基板和第六金屬層，其中，所述第五金屬層疊加設(shè)置于所述第三介質(zhì)基板靠近所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層的一側(cè)，所述第六金屬層與所述第五金屬層相對，疊加設(shè)置于遠(yuǎn)離所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層的一側(cè)，所述第五金屬層上設(shè)置有所述第二預(yù)設(shè)數(shù)量個所述第三縫隙天線元件；所述第三縫隙天線元件，用于將所述第二電磁波耦合至所述第五縫隙天線元件；所述第二縫隙天線元件，用于將所述雙極化電磁波耦合至所述第四縫隙天線元件。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的天線陣列，其特征在于，所述第一饋電網(wǎng)絡(luò)層，還包括：第一功分器、第一波導(dǎo)端口和第一轉(zhuǎn)換器，其中，所述第一功分器和第一轉(zhuǎn)換器分別設(shè)置于所述第二介質(zhì)基板上，所述第一波導(dǎo)端口設(shè)置于所述第二介質(zhì)基板的邊緣；所述第一轉(zhuǎn)換器與所述第一波導(dǎo)端口連接，用于將經(jīng)由所述第一波導(dǎo)端口進(jìn)入的第一入射波轉(zhuǎn)換成第一電磁波；所述第一功分器，用于將所述第一電磁波均勻等相...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳智嬌，申長安，亓麗梅，劉小明，姚遠(yuǎn)，俞俊生，陳曉東，
申請(專利權(quán))人：北京郵電大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11