基于环形馈线的毫米波微带天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于环形馈线的毫米波微带天 线。
【背景技术】
[0002] 随着无线通信技术的更迭，收发天线的种类和结构也不断变化发展。现如今为人 们所熟知的工作于2. 4GHzISM频段的WIFI天线、以及4G通信网中的移动通信天线等，大 多都采用微带结构作为移动终端天线设计方案的首选。随着5G通信网的预研开始，以及毫 米波、太赫兹波段的逐渐开发利用，未来对于超小型化、超宽带化、超集成化天线的需求将 趋增。另外IEEE制定的802. 11协议组标准中，802.llad的工作频段于57-66GHZ频段，用 于满足PAN(PersonalAreaNetwork)对于超高带宽的要求，也使得未来对于包括60GHz中 心频段在内的毫米波天线的应用和发展成为必然。
[0003] 但现如今已有的对毫米波微带天线的设计，比如在已规划未来60GHz工作频段 时，已有文献所见多为单片或由其串行组成的线形阵列。单片的形式虽然设计简单，但其在 输出增益、方向性等方面均不理想，现已少有采用。而简单的线性阵列结构使得有任何的结 构拓展或性能要求的变动后，不但要对整个天线的参数进行调整，重新进行阻抗匹配，而且 要实现高增益和方向性，需要在单一方向上串入足够多的阵列单元，从而使得整付天线在 结构上呈现"一"字狭长形，这种结构对于未来希望更好地能集成于毫米波电路板上的需求 来说存在一定的困难。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型要解决的技术问题是：提供一种基于环形馈线的毫米波微带天线，能 够在较短时间内完成整体结构的阻抗匹配，使得设计周期缩短，而且通过减少单一方向上 串入的贴片单元数、增加周向贴片阵列，使得整体结构紧凑，能够在有限区域范围内将更多 的单元进行组阵，以实现不同极化方式、以及更高增益与方向性。
[0005] 本实用新型为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于环形馈线的毫米 波微带天线，其特征在于：它包括m个结构完全相同的天线单元和环形馈线，其中m个天线 单元均布在环形馈线的圆周上，并指向环形馈线的圆心；每个天线单元包括n个通过微带 线连接的贴片，每个天线单元通过微带线与环形馈线连接。
[0006] 按上述方案，环形馈线的总长度为波长的偶数倍，相邻的天线单元之间的环形馈 线长度为半波长的整数倍；所述的波长为该天线的设计工作波长。
[0007] 本实用新型的实现原理为：根据微波技术理论中的半波长重复性特点，使得阵列 馈电点距离各天线单元结构的距离均为半波长的整数倍带线长度时，可约视为对各天线单 元结构在同一点进行馈电。而实现的方式就可以通过在组阵区域外围加入环形微带线，当 环形馈线的总长度为波长的偶数倍时，便可以十分容易的使多个简单结构天线相距半波长 的整数倍地均匀分布在环形馈线内。之后，仅需细微调整环形馈线的线宽就能快速实现整 个阵列结构的阻抗匹配，从而完成天线的整体设计。
[0008] 本实用新型的有益效果为：利用这种结构进行天线设计，能够方便天线单元组成 阵列，并实现整体结构的阻抗匹配设计，而且由于其中的简单结构单元均朝向内侧圆心，达 到了节省空间的效果，使得天线整体结构更为紧凑、进一步集成化。整体方案极大地增加了 天线设计的灵活性，对今后工作于其他毫米波波段天线的设计具有较高的参考价值和借鉴 意义。
【附图说明】
[0009] 图1为本实用新型一实施例的结构示意图。
[0010] 图中：1_贴片，2-微带线，3-环形馈线。
【具体实施方式】
[0011] 图1为本实用新型一实施例的结构示意图，它包括4个结构完全相同的天线单元 和环形馈线，其中4个天线单元均布在环形馈线的圆周上，并指向环形馈线的圆心；每个天 线单元包括3个通过微带线连接的贴片，每个天线单元通过微带线与环形馈线连接。
[0012] 所述的天线单元的个数和贴片的个数均可根据实际情况设定，其中天线单元的个 数与环形馈线的长度关系：环形馈线的总长度（即组成整个圆环的长度）为设计工作波长 的偶数倍，相邻的天线单元之间的环形馈线长度为半波长的整数倍。
[0013] 本实用新型中，贴片为矩形，但它的形状并不局限于此，还可以是其它形状，例如 圆形等。本实施例以60GHz为例，图1中各参数如下：
[0014]
[0015] 表中：D为环形馈线的直径，dl为环形馈线的线宽，W#贴片的宽度，1 2为贴片的 长度，W。为连接贴片的微带线的宽度，d2为连接贴片的微带线的长度，L为天线单元与环形 馈线连接的微带线的长度，d为对整付天线采取同轴探针馈电时为方便探针馈入对介质板 进行打孔操作的孔直径。参数根据微波技术理论初步获得，但具体值均根据电磁场全波数 值计算方法通过仿真优化计算获得。
[0016] 在简单线形阵列（即每个天线单元）的基础上引入环形馈线结构，采取适当的半 径，使多个简单线形阵列之间的距离满足近似于设计要求的半波长的整数倍。此时，根据半 波长重复性理论，对于加入结构中的每个简单线形阵列而言，从整付天线的馈电点看去，可 约视为在同一馈电点进行馈电。在此基础上再进行阻抗匹配性能优化，方法是通过调整环 形馈线的线宽。若此时中心匹配点频率高于设计要求，即可通过细微减小环形馈线的线宽 进行尝试，反之则可通过略微增加环形馈线的线宽来实现设计所要求的阻抗匹配性能。
[0017] 以上实施例仅用于说明本实用新型的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的 技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，本实用新型的保护范围不限于上述实施 例。所以，凡依据本实用新型所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本实用 新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于环形馈线的毫米波微带天线，其特征在于：它包括?个结构完全相同的天 线单元和环形馈线，其中个天线单元均布在环形馈线的圆周上，并指向环形馈线的圆心； 每个天线单元包括个通过微带线连接的贴片，每个天线单元通过微带线与环形馈线连 接。2. 根据权利要求1所述的基于环形馈线的毫米波微带天线，其特征在于：环形馈线的 总长度为波长的偶数倍，相邻的天线单元之间的环形馈线长度为半波长的整数倍；所述的 波长为该天线的设计工作波长。
【专利摘要】本实用新型提供一种基于环形馈线的毫米波微带天线，包括m个结构完全相同的天线单元和环形馈线，其中m个天线单元均布在环形馈线的圆周上，并指向环形馈线的圆心；每个天线单元包括n个通过微带线连接的贴片，每个天线单元通过微带线与环形馈线连接。利用这种结构进行天线设计，能够方便天线单元组成阵列，并实现整体结构的阻抗匹配设计，而且由于其中的简单结构单元均朝向内侧圆心，达到了节省空间的效果，使得天线整体结构更为紧凑、进一步集成化。整体方案极大地增加了天线设计的灵活性，对今后工作于其他毫米波波段天线的设计具有较高的参考价值和借鉴意义。
【IPC分类】H01Q9/04, H01Q9/30
【公开号】CN204680753
【申请号】CN201520410360
【发明人】浦实, 王泓森, 刘智睿, 徐晓英
【申请人】武汉理工大学
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月15日