CN117096591B - 一种毫米波、太赫兹缝隙天线 - Google Patents
一种毫米波、太赫兹缝隙天线 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117096591B CN117096591B CN202311359234.0A CN202311359234A CN117096591B CN 117096591 B CN117096591 B CN 117096591B CN 202311359234 A CN202311359234 A CN 202311359234A CN 117096591 B CN117096591 B CN 117096591B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- metal frame
- antenna
- radiation
- millimeter wave
- terahertz
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 111
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 108
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 28
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 21
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 4
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 15
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 4
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Waveguide Aerials (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Details Of Aerials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种毫米波、太赫兹缝隙天线,属于天线技术领域,包括辐射组件,所述辐射组件包括PCB介质板以及设置在PCB介质板上的辐射单元,所述PCB介质板上设置有顶层金属层,所述辐射单元为设置在顶层金属层上的辐射缝隙,其特征在于,还包括金属框架,所述金属框架上设置有安装腔,所述辐射组件安装于安装腔中;还包括设置在所述金属框架上的馈电耦合口。本方案采用的相关结构不仅能够使得天线具有加工精度高的特点,同时可以使得天线整体具有较好的结构强度以及制造经济性。
Description
技术领域
本发明涉及毫米波、太赫兹天线技术领域,特别是涉及一种毫米波、太赫兹缝隙天线。
背景技术
W波段(75~110 GHz)和D波段(110~170 GHz)的电磁波大气吸收率低、波长短、可用频带宽,因此在雷达、通信等领域具有广泛的应用前景,尤其是在远程高分辨率雷达和传感器、千兆字节点对点数据传输和高分辨率无源成像系统等应用场景具有天然的优势。这些系统需要天线具有高效率、高增益和宽带特性。
现有技术中,波导缝隙天线由于其具有效率高、体积小、重量轻、结构紧凑,且容易获得高增益、低副瓣等特点,在雷达和微波通信系统中获得了广泛的应用。但是,由于波导缝隙天线的性能严重受限于机械加工的精度,尤其在毫米波甚至太赫兹频段(例如,该频段中波导缝隙的宽度为0.2~0.4mm),同时要求表面精度为微米量级(通常为几个),导致波导缝隙天线实现难度大,并且造价昂贵。
相较于波导缝隙天线,基片集成波导(SIW)缝隙天线是另外一种优秀的解决方案,具有高增益、高效率、易控制口径分布等优点,并且剖面低、质量轻、体积小,同时可采用PCB工艺(具有采用添加有陶瓷材料的PTFE板材作为基板的运用),具有精度高、造价低的特点,在雷达、通信等领域中应用越来越广泛,是当前有良好应用前景的天线形式。
毫米波、太赫兹技术在通信、雷达、成像和探测等领域均有重要应用,天线作为这些无线系统中不可或缺的收发器件,其性能对系统效率、稳定性、可靠性等均具有重要影响。
发明内容
针对上述提出的毫米波、太赫兹技术在无线系统中的重要作用,本发明提供了一种毫米波、太赫兹缝隙天线,本方案采用的相关结构不仅能够使得天线具有加工精度高的特点,同时可以使得天线整体具有较好的结构强度以及制造经济性。
针对上述问题,本发明提供的一种毫米波、太赫兹缝隙天线通过以下技术要点来解决问题:一种毫米波、太赫兹缝隙天线,包括辐射组件,所述辐射组件包括PCB介质板以及设置在PCB介质板上的辐射单元,所述PCB介质板上设置有顶层金属层,所述辐射单元为设置在顶层金属层上的辐射缝隙,还包括金属框架,所述金属框架上设置有安装腔,所述辐射组件安装于安装腔中;
还包括设置在所述金属框架上的馈电耦合口。
本方案针对现有基片集成波导缝隙天线的特点,为进一步优化其性能以及提高其对使用环境的适应能力,提供以上方案。
具体为:现有传统波导缝隙天线的性能严重受限于机械加工精度以及尺寸保持能力,当运用于毫米波、太赫兹频段时,对加工精度要求极高,导致传统波导缝隙天线在该频段下实施和维护成本极高;现有基片集成波导缝隙天线结构设计中,通常采用双层结构,即将缝隙结构同时运用在辐射层和馈电层,但在一些特殊的运用中,如军事用途中,使用于存在震动的工况下,现有常规基于PCB工艺、并运用在毫米波以及太赫兹波段的基片集成波导缝隙天线难以满足结构强度要求,抗震动以及抗冲击性能不佳;另外,在采用金属化过孔时,SIW结构受PCB工艺的金属化过孔大小、间距以及精度的影响大,随着工作频率的上升,会带来漏波的风险,从而降低天线的效率以及造成副瓣的恶化(例如,SIW结构通常要求金属化过孔间距小于四分之一介质波长)。
以上方案的具体工作原理为:在一个具体实施例中,通过馈电耦合口将毫米波、太赫兹信号馈入天线,然后采用信号过渡结构将信号过渡到辐射组件中,最后通过为辐射缝隙的辐射单元,将信号向外辐射,作为本领域技术人员,以上仅仅是将本方案作为信号发射天线的一种运用,并不影响其也可以作为信号接收天线。
以上方案的结构特点为:设置为辐射组件包括PCB介质板以及位于顶层金属层上的为辐射缝隙,首先,可利用现有成熟的PCB加工工艺,并利用PCB工艺精度高的特点获得极窄的以及高精度的辐射单元,以在制造成本低廉的情况下,保障所获得辐射组件的性能;其次,本方案中的辐射组件相较于采用LTCC(烧结陶瓷)基片,以PCB介质板作为基板一般能够使得辐射组件具有更好的高频特性以适用于在毫米波、太赫兹频段的运用,并在震动工况下具有更好的结构稳定性;其次,关于结构稳定性,本方案进一步设置为还包括具有安装腔的金属框架,并将辐射组件安装于所述安装腔中,在采用金属波导对辐射组件进行馈电时,以上安装腔不仅能够作为波导金属/金属框架上的谐振腔,同时,金属框架作为本天线上辐射组件的支撑框架,可使得形成的装配体具有较好的应力强度以适应震动工况下的运用;最后,本方案中采用辐射缝隙作为辐射单元,避免了SIW结构中金属化过孔相关参数给天线性能带来的局限性。综上,本方案提供了一种在毫米波、太赫兹频段运用的天线,该天线具有制造成本低、成品率高、制造精度高的特点,同时该天线还具有较好的应力强度以适用于震动运用环境的特点。
在一个具体实施例中,为保障天线的性能,使得天线适应毫米波、太赫兹频段对高频特性的要求,所述PCB介质板为软基片。如上所介绍的,关于对震动工况下天线的应力强度要求,所述金属框架作为辐射组件的支撑框架,即使在PCB介质板为软基片的运用下,也能够使得本天线结构具有理想的抗震性能。关于对介质板的分类,作为本领域技术人员,软基片为本领域技术人员的常规用语,本领域技术人员在实施本方案时,也需要根据具体天线参数设定,在多方面因素下考虑PCB介质板所采用的材料,较优的实现方式是:所述PCB介质板的材质为以下材料中的任意一种:耐燃等级为FR-4、原料包括环氧树脂以及玻璃纤维的复合材料;Rogers5880;Rogers4350等。
在一个具体实施例中,所述金属框架为条形结构,所述安装腔为条形槽,在金属框架的宽度方向上,所述安装腔居中设置在金属框架的顶侧,安装腔的长度方向与金属框架的长度方向一致;
在金属框架的长度方向上,所述馈电耦合口居中设置在金属框架的底侧,馈电耦合口的顶侧与安装腔的底侧相接。本实施例提供了一种具体的金属框架结构形式,为条形槽的安装腔作为辐射组件在金属框架上的镶嵌槽,通过为辐射组件提供底面支撑以及侧面约束,保障本天线结构的结构稳定性以及抗震性能。同时作为本领域技术人员,所述辐射单元仅适宜设置在辐射组件的面层结构上,即所述顶层金属层为辐射组件安装于金属框架上后辐射组件相对于金属框架的面层。安装腔为条形槽以及安装腔在金属框架宽度方向居中设置、馈电耦合口在金属框架长度方向上居中设置等,均可很好的适应现有基于PCB介质板并以辐射缝隙作为辐射单元的辐射组件一般结构形式。
在一个具体实施例中,还包括设置在PCB介质板底侧的底层金属层,所述底层金属层上设置有与馈电耦合口顶侧相接的信号过渡结构。本实施例的一个具体运用实施例可为:通过所述馈电耦合口,将毫米波、太赫兹信号馈入本天线结构,而后通过所述信号过渡结构(也被称之为波导-PCB过渡结构)将信号过渡到辐射组件中,最后通过辐射组件上的辐射缝隙,将信号向外辐射。较优的,所述馈电耦合口为矩形波导口。
在一个具体实施例中,所述辐射组件通过粘接安装于安装腔中。本实施例为完成辐射组件在安装腔中安装的优选实施例,在具体实施时,也可采用螺钉等方式完成连接,但螺钉连接相对于本实施例中所采用的粘接连接,具有相关连接结构对天线性能、参数影响小的特点。
在一个具体实施例中,所述辐射组件设置于金属框架的顶侧,还包括与金属框架底侧固定连接的固定座。本实施例旨在提供一种方便将本天线结构安装在其他结构上的方案:本方案的固定座作为本天线结构与其他结构的连接座,连接形式包括但不限于螺钉连接、卡接、焊接、粘接等。
在一个具体实施例中,由金属框架与固定座形成的结构体为一体式结构。本实施例旨在提供一种通过将所述结构体设置为一体式结构,以从制造阶段即限定所述结构体的形状、尺寸等,以避免因为固定座与金属框架装配关系影响本天线的性能。
在一个具体实施例中,所述辐射单元为通过刻蚀形成于顶层金属层上的辐射缝隙。本方案旨在通过限定辐射缝隙的形成方式限定辐射缝隙的具体形式,用于使得:在现有技术的基础上,在成本适宜并且成品率可控的基础上,获得满足毫米波、太赫兹频段运用的极佳的辐射组件加工精度。
本发明具有以下有益效果:
本方案提供的结构设计可利用现有成熟的PCB加工工艺,并利用PCB工艺精度高的特点获得极窄的以及高精度的辐射单元,以在制造成本低廉的情况下,保障所获得辐射组件的性能。
本方案中的辐射组件相较于采用LTCC(烧结陶瓷)基片,以PCB介质板作为基板一般能够使得辐射组件具有更好的高频特性以适用于在毫米波、太赫兹频段的运用,并在震动工况下具有更好的结构稳定性。
关于结构稳定性,本方案进一步设置为还包括具有安装腔的金属框架,并将辐射组件安装于所述安装腔中,在采用金属波导对辐射组件进行馈电时,以上安装腔不仅能够作为波导金属/金属框架上的谐振腔,同时,金属框架作为本天线上辐射组件的支撑框架,可使得形成的装配体具有较好的应力强度以适应震动工况下的运用。
本方案中采用辐射缝隙作为辐射单元,避免了SIW结构中金属化过孔相关参数给天线性能带来的局限性。
综上,本方案提供了一种在毫米波、太赫兹频段运用的天线,该天线具有制造成本低、成品率高、制造精度高的特点,同时该天线还具有较好的应力强度以适用于震动运用环境的特点。
附图说明
图1为本方案所述的一种毫米波、太赫兹缝隙天线一个具体实施例的立体结构示意图;
图2为本方案所述的一种毫米波、太赫兹缝隙天线一个具体实施例的立体结构示意图,与图1有区别的是:在图1中视口位于天线结构的侧上方,在图2中视口位于天线结构的侧下方;
图3为本方案所述的一种毫米波、太赫兹缝隙天线一个具体实施例的立体结构展开图;
图4为本方案所述的一种毫米波、太赫兹缝隙天线一个具体实施例的立体结构展开图,与图3有区别的是:图3与图4具有不同的视口位置;
图5为本方案所述的一种毫米波、太赫兹缝隙天线一个具体实施例的立体结构示意图,图5中的具体实施例与图1中的具体实施例为不同的实施例;
图6为本方案所述的一种毫米波、太赫兹缝隙天线一个具体实施例的立体结构示意图,该结构示意图与图5所示结构相同,但图6具有不同于图5的视口位置;
图7为图5所示结构的结构展开图;
图8为图6所示结构的结构展开图。
图中的附图标记分别为:1、固定座,2、金属框架,3、辐射组件,31、辐射单元,4、馈电耦合口,5、安装腔,6、底层金属层,7、PCB介质板,8、顶层金属层,9、信号过渡结构。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明,但是本发明不仅限于以下实施例:
实施例1:
如图1至图8所示,一种毫米波、太赫兹缝隙天线,包括辐射组件3,所述辐射组件3包括PCB介质板7以及设置在PCB介质板7上的辐射单元31,所述PCB介质板7上设置有顶层金属层8,所述辐射单元31为设置在顶层金属层8上的辐射缝隙,还包括金属框架2,所述金属框架2上设置有安装腔5,所述辐射组件3安装于安装腔5中;
还包括设置在所述金属框架2上的馈电耦合口4。
本方案针对现有基片集成波导缝隙天线的特点,为进一步优化其性能以及提高其对使用环境的适应能力,提供以上方案。
具体为:现有传统波导缝隙天线的性能严重受限于机械加工精度以及尺寸保持能力,当运用于毫米波、太赫兹频段时,对加工精度要求极高,导致传统波导缝隙天线在该频段下实施和维护成本极高;现有基片集成波导缝隙天线结构设计中,通常采用双层结构,即将缝隙结构同时运用在辐射层和馈电层,但在一些特殊的运用中,如军事用途中,使用于存在震动的工况下,现有常规基于PCB工艺、并运用在毫米波以及太赫兹波段的基片集成波导缝隙天线难以满足结构强度要求,抗震动以及抗冲击性能不佳;另外,在采用金属化过孔时,SIW结构受PCB工艺的金属化过孔大小、间距以及精度的影响大,随着工作频率的上升,会带来漏波的风险,从而降低天线的效率以及造成副瓣的恶化(例如,SIW结构通常要求金属化过孔间距小于四分之一介质波长)。
以上方案的具体工作原理为:在一个具体实施例中,通过馈电耦合口4将毫米波、太赫兹信号馈入天线,然后采用信号过渡结构9将信号过渡到辐射组件3中,最后通过为辐射缝隙的辐射单元31,将信号向外辐射,作为本领域技术人员,以上仅仅是将本方案作为信号发射天线的一种运用,并不影响其也可以作为信号接收天线。
以上方案的结构特点为:设置为辐射组件3包括PCB介质板7以及位于顶层金属层8上的为辐射缝隙,首先,可利用现有成熟的PCB加工工艺,并利用PCB工艺精度高的特点获得极窄的以及高精度的辐射单元31,以在制造成本低廉的情况下,保障所获得辐射组件3的性能;其次,本方案中的辐射组件3相较于采用LTCC(烧结陶瓷)基片,以PCB介质板7作为基板一般能够使得辐射组件3具有更好的高频特性以适用于在毫米波、太赫兹频段的运用,并在震动工况下具有更好的结构稳定性;其次,关于结构稳定性,本方案进一步设置为还包括具有安装腔5的金属框架2,并将辐射组件3安装于所述安装腔5中,在采用金属波导对辐射组件3进行馈电时,以上安装腔5不仅能够作为波导金属/金属框架2上的谐振腔,同时,金属框架2作为本天线上辐射组件3的支撑框架,可使得形成的装配体具有较好的应力强度以适应震动工况下的运用;最后,本方案中采用辐射缝隙作为辐射单元31,避免了SIW结构中金属化过孔相关参数给天线性能带来的局限性。综上,本方案提供了一种在毫米波、太赫兹频段运用的天线,该天线具有制造成本低、成品率高、制造精度高的特点,同时该天线还具有较好的应力强度以适用于震动运用环境的特点。
实施例2:
在实施例1的基础上,为保障天线的性能,使得天线适应毫米波、太赫兹频段对高频特性的要求,所述PCB介质板7为软基片。如上所介绍的,关于对震动工况下天线的应力强度要求,所述金属框架2作为辐射组件3的支撑框架,即使在PCB介质板7为软基片的运用下,也能够使得本天线结构具有理想的抗震性能。关于对介质板的分类,作为本领域技术人员,软基片为本领域技术人员的常规用语,本领域技术人员在实施本方案时,也需要根据具体天线参数设定,在多方面因素下考虑PCB介质板7所采用的材料,较优的实现方式是:所述PCB介质板7的材质为以下材料中的任意一种:耐燃等级为FR-4、原料包括环氧树脂以及玻璃纤维的复合材料;Rogers5880;Rogers4350等。
实施例3:
在实施例1的基础上,所述金属框架2为条形结构,所述安装腔5为条形槽,在金属框架2的宽度方向上,所述安装腔5居中设置在金属框架2的顶侧,安装腔5的长度方向与金属框架2的长度方向一致;
在金属框架2的长度方向上,所述馈电耦合口4居中设置在金属框架2的底侧,馈电耦合口4的顶侧与安装腔5的底侧相接。本实施例提供了一种具体的金属框架2结构形式,为条形槽的安装腔5作为辐射组件3在金属框架2上的镶嵌槽,通过为辐射组件3提供底面支撑以及侧面约束,保障本天线结构的结构稳定性以及抗震性能。同时作为本领域技术人员,所述辐射单元31仅适宜设置在辐射组件3的面层结构上,即所述顶层金属层8为辐射组件3安装于金属框架2上后辐射组件3相对于金属框架2的面层。安装腔5为条形槽以及安装腔5在金属框架2宽度方向居中设置、馈电耦合口4在金属框架2长度方向上居中设置等,均可很好的适应现有基于PCB介质板7并以辐射缝隙作为辐射单元31的辐射组件3一般结构形式。
实施例4:
在实施例3的基础上,还包括设置在PCB介质板7底侧的底层金属层6,所述底层金属层6上设置有与馈电耦合口4顶侧相接的信号过渡结构9。本实施例的一个具体运用实施例可为:通过所述馈电耦合口4,将毫米波、太赫兹信号馈入本天线结构,而后通过所述信号过渡结构9(也被称之为波导-PCB过渡结构)将信号过渡到辐射组件3中,最后通过辐射组件3上的辐射缝隙,将信号向外辐射。较优的,所述馈电耦合口4为矩形波导口。
实施例5:
在实施例1的基础上,所述辐射组件3通过粘接安装于安装腔5中。本实施例为完成辐射组件3在安装腔5中安装的优选实施例,在具体实施时,也可采用螺钉等方式完成连接,但螺钉连接相对于本实施例中所采用的粘接连接,具有相关连接结构对天线性能、参数影响小的特点。
实施例6:
在实施例1的基础上,所述辐射组件3设置于金属框架2的顶侧,还包括与金属框架2底侧固定连接的固定座1。本实施例旨在提供一种方便将本天线结构安装在其他结构上的方案:本方案的固定座1作为本天线结构与其他结构的连接座,连接形式包括但不限于螺钉连接、卡接、焊接、粘接等。
实施例7:
在实施例6的基础上,由金属框架2与固定座1形成的结构体为一体式结构。本实施例旨在提供一种通过将所述结构体设置为一体式结构,以从制造阶段即限定所述结构体的形状、尺寸等,以避免因为固定座1与金属框架2装配关系影响本天线的性能。
实施例8:
在实施例1的基础上,所述辐射单元31为通过刻蚀形成于顶层金属层8上的辐射缝隙。本方案旨在通过限定辐射缝隙的形成方式限定辐射缝隙的具体形式,用于使得:在现有技术的基础上,在成本适宜并且成品率可控的基础上,获得满足毫米波、太赫兹频段运用的极佳的辐射组件3加工精度。
实施例9:
本实施例在实施例1的基础上提供一种具体的实现方式,如图1至图4,一种工作在毫米波、太赫兹频段的波导-PCB组合缝隙天线。该天线的结构图如图1和图2所示,图1和图2分别为天线的正面图和背面图;该天线结构中包含作为固定结构的固定座1、金属框架2和作为辐射组件3的PCB天线口径,并采用具有矩形波导结构的馈电耦合口4进行馈电;固定座1、金属框架2和矩形波导结构通过机械加工的方法一体成型,PCB天线口径采用PCB工艺制作,表面为天线的辐射缝隙,PCB天线口径可以通过粘贴、螺钉等方法与金属框架2进行固定,但为减小固定方式对PCB天线口径等所造成的影响,优选采用粘贴方式。
该天线的工作原理是:通过矩形波导结构将毫米波、太赫兹信号馈入天线结构,然后采用波导-PCB过渡结构将信号过渡到PCB天线口径中,最后通过PCB天线口径上的辐射缝隙,将信号辐射出去。
图中所描绘的天线是一种线阵,包含14个辐射缝隙,但不仅限于此,二维平面阵列或者只含1个辐射缝隙的天线也可以采用该天线结构。
进一步的,天线结构三维展开图可以更清晰地展示天线的结构,如图3和图4所示。图3为天线三维结构的正面展开图,PCB天线口径固定在金属框架2形成的金属槽上,PCB天线口径由底层金属层6、PCB介质板7和顶层金属层8组成;馈源通过馈电耦合口4与天线连接,信号在波导内通过PCB介质板7底侧的底层金属层6上的信号过渡结构9辐射组件3中,然后经过顶层金属层8上的辐射缝隙对外辐射。
以上描述的天线结构作为信号发射天线,作为本领域技术人员,以上天线结构也可以作为信号接收天线。
本实施例所提供的天线结构与现有天线结构相比,采用相关的辐射组件3设定,利用PCB工艺精度高的特点获得极窄以及高精度的辐射单元31,同时采用金属框架2波导结构使天线具有较好的应力强度,因此这种天线兼具波导结构简单、强度高和PCB天线缝隙精度高、价格低的特点。
实施例10:
本实施例在实施例1的基础上提供一种具体的实现方式,如图5至图8,在本例中,提供一款工作在W波段(75~110GHz)的二元天线阵列,如图5和图6提供的天线的正面图、反面图所示,馈电耦合口4为馈电矩形波导口,尺寸为1.27mm*2.54mm,馈电耦合口4设置在作为金属支撑结构的金属框架2上,辐射组件3通过安装腔5安装在金属框架2上并作为基于PCB制作的天线口径,辐射组件3通过胶水或者其他方式固定在金属支撑结构上。
天线的三维展开结构如图7和图8所示,馈电耦合口4至辐射组件3的过渡通过PCB底侧的底层金属层6上刻蚀的“回”字结构(信号过渡结构9),实现电磁场的E-T模式转换(也可以采用其它的E-T模式转换结构),信号过渡结构9的中心膜片的尺寸为0.3mm*0.8mm;PCB介质板7的材料耐燃等级代号为FR-4(原料包括环氧树脂、填充剂以及玻璃纤维的复合材料),但不限于此(也可以采用Rogers5880、4350等材料),可以根据需求更改介质板材料,PCB介质板7的尺寸为3*1mm,厚度在0.8~1.6mm;在PCB介质板7顶侧的顶层金属层8上刻蚀2元缝隙阵列作为天线的辐射单元31,缝隙的长度为1.3mm,宽度为0.4~0.6mm,两个缝隙单元中心间距为1.5mm,且分别向相反方向偏离天线中心线0.2mm。
通过三维电磁场仿真,本实施例所提供天线的VSWR仿真结果中,在工作频率95GHz左右,天线的VSWR小于2,天线的增益为7dBi。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式,均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种毫米波、太赫兹缝隙天线,包括辐射组件(3),所述辐射组件(3)包括PCB介质板(7)以及设置在PCB介质板(7)上的辐射单元(31),所述PCB介质板(7)上设置有顶层金属层(8),所述辐射单元(31)为设置在顶层金属层(8)上的辐射缝隙,其特征在于,还包括金属框架(2),所述金属框架(2)上设置有安装腔(5),所述辐射组件(3)安装于安装腔(5)中;
还包括设置在所述金属框架(2)上的馈电耦合口(4);
所述金属框架(2)为条形结构,所述安装腔(5)为条形槽,在金属框架(2)的宽度方向上,所述安装腔(5)居中设置在金属框架(2)的顶侧,安装腔(5)的长度方向与金属框架(2)的长度方向一致;
在金属框架(2)的长度方向上,所述馈电耦合口(4)居中设置在金属框架(2)的底侧,馈电耦合口(4)的顶侧与安装腔(5)的底侧相接。
2.根据权利要求1所述的一种毫米波、太赫兹缝隙天线,其特征在于,所述PCB介质板(7)为软基片。
3.根据权利要求1所述的一种毫米波、太赫兹缝隙天线,其特征在于,还包括设置在PCB介质板(7)底侧的底层金属层(6),所述底层金属层(6)上设置有与馈电耦合口(4)顶侧相接的信号过渡结构(9)。
4.根据权利要求1所述的一种毫米波、太赫兹缝隙天线,其特征在于,所述辐射组件(3)通过粘接安装于安装腔(5)中。
5.根据权利要求1所述的一种毫米波、太赫兹缝隙天线,其特征在于,所述辐射组件(3)设置于金属框架(2)的顶侧,还包括与金属框架(2)底侧固定连接的固定座(1)。
6.根据权利要求5所述的一种毫米波、太赫兹缝隙天线,其特征在于,由金属框架(2)与固定座(1)形成的结构体为一体式结构。
7.根据权利要求1所述的一种毫米波、太赫兹缝隙天线,其特征在于,所述馈电耦合口(4)为矩形波导口。
8.根据权利要求1到7中任意一项所述的一种毫米波、太赫兹缝隙天线,其特征在于,所述辐射单元(31)为通过刻蚀形成于顶层金属层(8)上的辐射缝隙。
9.根据权利要求8所述的一种毫米波、太赫兹缝隙天线,其特征在于,所述PCB介质板(7)的材质为以下材料中的任意一种:
耐燃等级为FR-4、原料包括环氧树脂以及玻璃纤维的复合材料;
Rogers5880;
Rogers4350。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311359234.0A CN117096591B (zh) | 2023-10-19 | 2023-10-19 | 一种毫米波、太赫兹缝隙天线 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311359234.0A CN117096591B (zh) | 2023-10-19 | 2023-10-19 | 一种毫米波、太赫兹缝隙天线 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117096591A CN117096591A (zh) | 2023-11-21 |
CN117096591B true CN117096591B (zh) | 2023-12-19 |
Family
ID=88777329
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311359234.0A Active CN117096591B (zh) | 2023-10-19 | 2023-10-19 | 一种毫米波、太赫兹缝隙天线 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117096591B (zh) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4990926A (en) * | 1987-10-19 | 1991-02-05 | Sony Corporation | Microwave antenna structure |
US6366244B1 (en) * | 1993-03-11 | 2002-04-02 | Southern California Edison Company | Planar dual band microstrip or slotted waveguide array antenna for all weather applications |
KR20090020878A (ko) * | 2007-08-24 | 2009-02-27 | (주)텔콤코리아 | U자형 소자를 갖는 슬롯 평면 어레이 안테나 |
JP2014075682A (ja) * | 2012-10-04 | 2014-04-24 | Mitsubishi Electric Corp | 基板一体型アンテナモジュール |
CN111180868A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-19 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种星载sar双极化微带辐射子阵天线 |
CN112397895A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-02-23 | 重庆两江卫星移动通信有限公司 | 一种用于十字交叉振子天线的内导体 |
CN114300839A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-04-08 | 云南大学 | 一种集成基片间隙波导宽带天线 |
CN115911888A (zh) * | 2022-11-16 | 2023-04-04 | 广东大湾区空天信息研究院 | 毫米波太赫兹辐射源阵列天线 |
-
2023
- 2023-10-19 CN CN202311359234.0A patent/CN117096591B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4990926A (en) * | 1987-10-19 | 1991-02-05 | Sony Corporation | Microwave antenna structure |
US6366244B1 (en) * | 1993-03-11 | 2002-04-02 | Southern California Edison Company | Planar dual band microstrip or slotted waveguide array antenna for all weather applications |
KR20090020878A (ko) * | 2007-08-24 | 2009-02-27 | (주)텔콤코리아 | U자형 소자를 갖는 슬롯 평면 어레이 안테나 |
JP2014075682A (ja) * | 2012-10-04 | 2014-04-24 | Mitsubishi Electric Corp | 基板一体型アンテナモジュール |
CN111180868A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-19 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种星载sar双极化微带辐射子阵天线 |
CN112397895A (zh) * | 2020-10-23 | 2021-02-23 | 重庆两江卫星移动通信有限公司 | 一种用于十字交叉振子天线的内导体 |
CN114300839A (zh) * | 2022-01-17 | 2022-04-08 | 云南大学 | 一种集成基片间隙波导宽带天线 |
CN115911888A (zh) * | 2022-11-16 | 2023-04-04 | 广东大湾区空天信息研究院 | 毫米波太赫兹辐射源阵列天线 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Ultra Thin Dual-Polarized Flexible Cavity Slot Antenna for the 5G Communication;Behzad Ashrafi Nia 等;《 2023 United States National Committee of URSI National Radio Science Meeting》;第149-150页 * |
一种小型化双向辐射超宽带缝隙天线的设计;陈奋忠;《厦门理工学院学报》;第26卷(第5期);第31-35页 * |
基于波导缝隙的平板天线的研究与设计;拓盼盼;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》(第7期);第二-五章 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN117096591A (zh) | 2023-11-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2471270C2 (ru) | Устройство диэлектрической передачи миллиметровых волн и способ его изготовления и способ и устройство беспроводной передачи | |
US8294627B2 (en) | Microwave alignment apparatus | |
US6903687B1 (en) | Feed structure for antennas | |
CA2335671C (en) | Sheet-metal antenna | |
CN115036684B (zh) | 一种基于液晶的Ka波段二维波束扫描反射阵天线 | |
CN112332094B (zh) | 一种用于无线定位系统的缝隙阵列天线 | |
CN117096591B (zh) | 一种毫米波、太赫兹缝隙天线 | |
CN211428344U (zh) | 一种小型遥测天线 | |
CN110957574A (zh) | 一种带状线馈电的宽带毫米波天线单元 | |
CN214227145U (zh) | 一种宽带双圆极化u缝贴片天线 | |
WO2021262044A1 (en) | A waveguide interface arrangement | |
CN116315649A (zh) | 小型圆极化天线 | |
CN113937477B (zh) | 一种内嵌于屏幕内部结构的天线、设计方法及其应用 | |
JP2000341026A (ja) | アンテナ基板及びそれを用いた無線通信機 | |
CN111641033B (zh) | 一种双工高功率全向赋形天线 | |
CN210926321U (zh) | 一种带状线馈电的宽带毫米波天线单元 | |
CN213340725U (zh) | 一种wifi天线结构和无线通信设备 | |
CN112467356B (zh) | 一种天线组件及终端 | |
WO2001018901A1 (en) | Feed structure for electromagnetic waveguides | |
US20230081591A1 (en) | Notch antenna array | |
CN219227952U (zh) | 一种集成耦合结构 | |
CN219998488U (zh) | 一种软件无线电天线阵元及天线阵列 | |
WO2021060974A1 (en) | Antenna device which is suitable for wireless communications according to a 5g network standard, rf transceiver containing an antenna device, and method for use in wireless communications according to a 5g network standard | |
CN221961228U (zh) | 一种新型的无线局域网板载天线 | |
CN219040720U (zh) | 一种侧面金属化天线 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |