垂直极化天线的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于天线领域，具体涉及一种极化方向与电路板垂直的垂直极化天线。
【背景技术】
[0002]对室内通信，吸顶式小基站天线相对于传统基站天线，具有体积小、不占用室内地面空间、远离地面遮挡物、增大了基站与用户群的距离、减少了潜在的辐射危害等优点，是未来室内小基站的发展方向。
[0003]基站天线一般采用统水平/垂直双极化天线，对于垂直极化分量的产生，传统做法是在水平放置的电路板上焊接一段垂直的圆柱或者圆锥状金属，等效为单极子天线，辐射电磁波，由于该方法需要在印刷电路板的基础上额外焊接天线，工艺复杂，体积庞大，且外接天线容易产生形变，极大地影响了吸顶天线的小型化。
[0004]现有的基于基片集成波导技术相关天线主要有基片集成波导开槽天线和基片集成波导H面开口天线，前者主要通过在基片集成波导表面开槽，向与基片垂直的方向辐射电磁波，与本发明完全不同；后者是在标准基片集成波导的末端均匀扩大基片集成波导宽度(基片所在平面同时也是磁场H所在平面，简称H面)，最后向外辐射电磁波，整体结构和理论与普通波导H面开口天线类似。
[0005]由于基片集成波导的高度(电场E所在面，即与基片垂直面，简称为E面)为介质基板厚度，往往只有几毫米高，远远小于普通波导尺寸，在与自由空间过渡时具有较大不连续性，同时造成阻抗失配，电磁波大量反射回基片集成波导内部，极大的影响辐射效率。由于该高度亦远小于波长，电磁波容易产生绕射现象，产生大量后向辐射，影响天线的方向性。基片集成波导H面开口天线试图通过H面过度结构来补偿E面不连续性带来的反射，该方法极大的增加了天线的体积。
【发明内容】
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种垂直极化天线，采用E面过度结构提高天线E面方向性，同时通过在上下表面铺设电磁带隙结构，在不扩大天线尺寸的情况下，极大的抑制了后向辐射。
[0007]本发明技术方案如下:
[0008]一种垂直极化天线，包括3层介质板，从上至下依次为第一层、第二层，第三层，每一层的右端都有一段从介质板右边界向左延伸的L区，所述整个第二层、第一层L区、第三层L区共同构成L区高度大于L区左侧高度的阶梯状基片集成波导结构，所述L区的长度为L，且满足2L+Ag.(Θ1+Θ2)/23ι = Ag，其中λ 电磁波在所述阶梯状基片集成波导传播的波长，Θ:分别为电磁波在L区的左右两端反射的相位变化；
[0009]所述第一层的L区上表面为连续的金属层，所述第一层的L区左侧是电磁带隙结构，所述L区上有两排横向金属化通孔，所述两排横向金属化通孔之间的左侧区域设有一列纵向金属化通孔；
[0010]所述第二层的L区左侧的上下表面为连续的金属层，第二层从左至右分布有两排横向金属化通孔；
[0011]所述第三层的L区左侧为电磁带隙结构，所述第三层的L区上有两排横向金属化通孔，所述两排横向金属化通孔之间的左侧区域设有一列纵向金属化通孔，所述L区的下表面为连续的金属层。
[0012]作为优选方式，所述第一层的电磁带隙结构包括第一层L区左侧的部分及其上表面呈行列排列的金属贴片，所述金属贴片的中心设有金属化通孔。
[0013]所谓金属化通孔是指孔壁上用化学镀和电镀方法镀上一层导电金属的孔。
[0014]作为优选方式，所述第三层的电磁带隙结构包括第三层L区左侧的部分及其下表面呈行列排列的金属贴片，所述金属贴片的中心设有金属化通孔。
[0015]作为优选方式，所述金属贴片为正方形。
[0016]作为优选方式，所述各横向金属化通孔和纵向金属化通孔的直径都小于λ g/2，相邻横向金属化通孔外径间的横向最小距离以及相邻纵向金属化通孔外径间的纵向最小距离都小于各金属化通孔的半径。
[0017]本发明的工作原理如下:天线辐射腔体部分可以等效为矩形波导结构，如图5所示，电磁波在波导中向右传播，通过右侧长度为L的阶梯状基片集成波导结构后向外辐射。在波导辐射口处，即天线最右侧，由于阻抗失配会带来反射波K2，极大地影响天线效率，恶化天线驻波比，而反射波K2会在阶梯过度面再次反射，产生反射波K3，通过调节L长度，满足2L+Ag.( Θ A Θ 2)/2 Ji = Ag，其中Ag波导波长，Θ Θ 2分别为电磁波在L的左右两端反射的相位变化，使K3与Kl同相叠加，极大地提高天线辐射效率和降低天线端口反射。如图6所示没有右侧阶梯过度段与加入一定长度阶梯过度端的端口反射系数对比图，可以看到，通过阶梯过度结构，极大地降低了端口处反射，提高天线辐射效率。
[0018]本发明的有益效果为:本发明含有阶梯状基片集成波导结构，通过在E面采用阶梯过度技术，针对E面不连续性，直接对E面进行过度，极大的改善了天线驻波，更加直接高效，同时亦只有几毫米的尺寸变化。针对电磁波后向辐射和方向性，H面过度并不能有效解决问题，现有研究一般是通过在天线前端增加一些类似引向器结构，以期提高方向性，此方法会进一步增大天线尺寸。而本发明采用的E面过度结构，可以提高天线E面方向性，同时通过在上下表面铺设电磁带隙结构，在不扩大天线尺寸的情况下，极大的抑制了后向辐射。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的结构主视图。
[0020]图2为本发明的立体结构图。
[0021]图3为本发明的三层介质板的爆炸图。
[0022]图4为本发明中的阶梯状基片集成波导结构示意图。
[0023]图5为天线辐射部分等效图。
[0024]图6为端口反射系数图。
[0025]图7为无电磁带隙结构时天线E面方向图。
[0026]图8为无电磁带隙结构时天线H面方向图。
[0027]图9为引入电磁带隙结构时天线E面方向图。
[0028]图10为引入电磁带隙结构时天线H面方向图。
[0029]I为第一层，2为第二层，3为第三层，41为第一层L区，42为第二层L区，43为第三层L区，5为阶梯状基片集成波导结构，6为金属层，71为第一层的电磁带隙结构，73为第三层的电磁带隙结构，8为横向金属化通孔，9为纵向金属化通孔，10为金属贴片，11为金属贴片中心的金属化通孔。
【具体实施方式】
[0030]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0031