一种毫米波透镜天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通信领域，具体涉及一种毫米波透镜天线。
【背景技术】
[0002] 60GHz毫米波无线通信具有频宽大、传输速率快、安全性和抗干扰性好等优点，将 成为室内无线接入、汽车雷达、医疗成像等领域的应用热点。2013年，"国家863计划"已将 60GHz毫米波无线通信列入2014、2015及2016年的重大科研计划。但如何在60G化毫米波 频段实现宽波束高增益定向福射，该是一个至今尚未解决好的技术问题。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的主要技术问题是，提供一种毫米波透镜天线，用于解决如何在 60GHz毫米波频段实现宽波束高增益定向福射的问题。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种毫米波透镜天线，包括透镜、基座、微带福 射天线阵、平面缝隙阵、微带馈线阵，所述基座包括从上到下依次设置的第一基座层、第二 基座层、第H基座层和第四基座层；所述透镜设置在所述第一基座层上，所述微带福射天线 阵、平面缝隙阵、微带馈线阵分别对应设置在所述第一基座层与所述第二基座层、所述第二 基座层与所述第H基座层、所述第H基座层与所述第四基座层之间；所述微带馈线阵通过 所述平面缝隙阵激励所述微带福射天线阵进行福射；所述透镜用于将所述微带福射天线阵 福射的电磁波进行定向福射。
[0005] 在本发明的一种实施例中，所述微带福射天线阵、平面缝隙阵、微带馈线阵均为面 阵列。
[0006] 在本发明的一种实施例中，所述微带福射天线阵包括的微带福射天线个数与所述 平面缝隙阵包括的平面缝隙个数和所述微带馈线阵包括的微带馈线个数相同。
[0007] 在本发明的一种实施例中，所述微带福射天线阵包括的各微带福射天线与所述平 面缝隙阵包括的各平面缝隙和所述微带馈线阵包括的各微带馈线在所述基座上对应设置。
[0008] 在本发明的一种实施例中，所述微带福射天线阵的各微带福射天线的几何中也、 所述平面缝隙阵的各平面缝隙的几何中也和所述微带馈线阵的各微带馈线的几何中也均 分布在所属平面上的同一圆周上。
[0009] 在本发明的一种实施例中，在基座上位置对应的微带福射天线和平面缝隙的几何 中也处于与同一条与该平面缝隙垂直的线上。
[0010] 在本发明的一种实施例中，在基座上位置对应的微带福射天线、平面缝隙和微带 馈线的几何中也处于与同一该平面缝隙垂直的平面上。
[0011] 在本发明的一种实施例中，所述微带福射天线阵包括的微带福射天线个数、所述 平面缝隙阵包括的平面缝隙个数和所述微带馈线阵包括的微带馈线个数均为4个。
[0012] 在本发明的一种实施例中，所述微带福射天线阵包括的4个微带福射天线、所述 平面缝隙阵包括的4个平面缝隙和所述微带馈线阵包括的4个微带馈线在所属平面上均呈 "田"字分布。
[0013] 在本发明的一种实施例中，所述微带福射天线、平面缝隙和微带馈线均为具有相 互垂直的长度方向和宽度方向的长条形；在基座上位置对应的微带福射天线、平面缝隙和 微带馈线中，微带福射天线和平面缝隙的长度方向均与微带馈线的长度方向垂直。
[0014] 在本发明的一种实施例中，所述在基座上设置的平面缝隙的几何中也到所述透镜 轴线的距离根据波束扫描宽度和增益值进行确定。
[0015] 在本发明的一种实施例中，所述第一基座层与所述第四基座层的厚度相同，所述 第二基座层与所述第H基座层的厚度相同。
[0016] 在本发明的一种实施例中，所述透镜包括透镜部和与该透镜部连接的延伸部，所 述透镜部为圆球形或楠圆球形透镜部；所述延伸部为圆柱形延伸部。
[0017] 在本发明的一种实施例中，透镜部为圆球形透镜部时，该圆球形透镜部的半径R 与所述延伸部的长度L的比值为4。
[0018] 本发明的有益效果是：
[0019] 本发明提供的毫米波透镜天线包括透镜、基座、微带福射天线阵、平面缝隙阵、微 带馈线阵，其中，基座包括从上到下依次设置的第一基座层、第二基座层、第H基座层和第 四基座层；透镜设置在第一基座层上，微带福射天线阵、平面缝隙阵、微带馈线阵分别对应 设置在第一基座层与第二基座层、第二基座层与第H基座层、第H基座层与第四基座层之 间；本发明中提供的该种结构的毫米微波透明天线，微带馈线阵可通过平面缝隙阵激励微 带福射天线阵进行福射，在通过透镜对福射的电磁波进行定向福射处理，因此可在得到高 增益宽波束的同时，对该宽波束实现定向福射，很好的解决了现有在60GHz毫米波频段不 能实现宽波束高增益定向福射的问题。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明实施例二中毫米波透镜天线的结构示意图；
[0021] 图2为本发明实施例二中毫米波透镜天线的各阵列的分布示意图；
[0022] 图3为本发明实施例二中毫米波透镜天线的回波损耗性能测试示意图；
[0023] 图4为本发明实施例二中毫米波透镜天线在60GHz处、地i=0°时的方向图示意 图；
[0024] 图5为本发明实施例二中毫米波透镜天线在60GHz处、地i=90°时的方向图示意 图。
【具体实施方式】
[00巧]本发明提供的毫米波透镜天线可应用于60GHz毫米波通信，其包括透镜、基座、微 带福射天线阵、平面缝隙阵、微带馈线阵，其中，基座包括从上到下依次设置的第一基座层、 第二基座层、第H基座层和第四基座层；透镜设置在第一基座层上，微带福射天线阵、平面 缝隙阵、微带馈线阵分别对应设置在第一基座层与第二基座层、第二基座层与第H基座层、 第H基座层与第四基座层之间；本发明中提供的该种结构的毫米微波透明天线，微带馈线 阵可通过平面缝隙阵激励微带福射天线阵进行福射，在通过透镜对福射的电磁波进行定向 福射处理，因此可在得到高增益宽波束的同时，对该宽波束实现定向福射。经测试，本发明 提供的毫米波透镜天线在57. 5-66GHZ的工作频段内，回波损耗均小于-10化，且其增益值 大于l(Mbi的波束宽度可达35度。下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详 细说明。
[0026] 实施例一：
[0027] 本实施例提供的毫米波透镜天线包括透镜、基座、微带福射天线阵、平面缝隙阵、 微带馈线阵。本实施例中，基座主要用于为透镜、微带福射天线阵、平面缝隙阵、微带馈线阵 提供物理支撑，其具体可包括从上到下依次设置的第一基座层、第二基座层、第H基座层和 第四基座层；透镜设置在第一基座层上，具体可设置在第一基座层的上表面，也可通过与第 一基座层的侧壁连接固定在第一基座层上。微带福射天线阵、平面缝隙阵、微带馈线阵分别 对应设置在第一基座层与第二基座层、第二基座层与第H基座层、第H基座层与第四基座 层之间；也即在第一基座层与第二基座层之间设置微带福射天线阵，在第二基座层与第H 基座层之间设置平面缝隙阵，第H基座层与第四基座层之间设置微带馈线阵，该样的设置 可使微带馈线阵通过平面缝隙阵激励微带福射天线阵进行福射，透镜则用于将微带福射天 线阵福射的电磁波进行定向福射，W达到在得到高增益宽波束的同时，对该宽波束实现定 向福射的目的。
[0028] 本实施例中的透镜可用于对福射出的电池波进行重定向处理，具有通过改变置于 透镜平面上面的天线类型或者面天线到透镜中也轴线的距离达到波束扫面效果的能力。本 实施例中的透镜包括透镜部和与该透镜部连接的延伸部，透镜部为圆球形或楠圆球形透镜 部，也即本实施例中的透镜可为楠球透镜或准半球透镜；本实施例中的延伸部优选为圆柱 形延伸部。当本选用准半球透镜时，圆球形透镜部的半径R与延伸部的长度L的比值优选 为4 ;当然，该比值可根据实际情况进行选择设定。
[0029] 本实施例中，透镜的透镜部和延伸部的选用同一种材料，为了减少波传播过程中 的损耗，介质透镜材料优选低导电率的材料；另一方面，在无线通信系统中更趋于向于选择 高介电常数的材料。综上考虑，本实施例中可优选娃材料制造透镜，其介电常数￡=11.7， 折射率/? = =V'TTj>1。同时，为了保证聚焦特征，本实施例选离也率1与介质介电常数 ￡达到某一比例的楠球透镜，该一比例关系即为/ = 实际中为了加工方便，选用扩展 V&' 的准半球形透镜。扩展后的准半球透镜接近楠球透镜，该样的透镜可W将放置在其焦点上 的天线福射出的球面波在天线的远场区转化为定向波束。
[0030] 本实施例中，基座具体可为尺寸和大小与透镜的延伸部相匹配的圆柱基座，也即 地包括的第一基座层、第二基座层、第H基座层和第四基座层也都为圆柱形基座层，且基座 层可采用相同的介质材料。本实施例中，可进一步设置第一基座层与第四基座层的厚度相 同，第二基座层与第H基座层的厚度相同；优选设置第二基座层和第H基座层厚度可为第 一基座层和第二基座层的厚度的两倍。本实施例中，第一基座层、第二基座层、第H基座层 和第四基座层的半径优选与透镜的圆球形透镜部的半径相同。
[0031] 在本实施例中，微带福射天线阵、平面缝隙阵、微带馈线阵优选均为面阵列。当然， 对于一些特定的应用场景，也可将微带福射天线阵、平面缝隙阵、微带馈线阵都设置为线阵 列。本实施例中的面阵列是指阵列中的各元素的分布并不是沿着一条直线分布的，而线阵 列则是指阵列中的各元素的分布是沿着一条直线分布的。同时，为了保证天线采集信号的 充分性和完整性，本实施例中设置微带福射天线阵包括的微带福射天线个数与平面缝隙阵 包括的平面缝隙个数和微带馈线阵包括的微带馈线个数相同。且可优选都设置为偶数个， 例如4个、8个等，具体个数可根据具体的应用场景选择设置。
[0032] 本实施例中，优选设置微带福射天线阵包括的各微带福射天线与平面缝隙阵包括 的各平面缝隙和微带馈线阵包括的各微带馈线在基座上对应设置，该对应可为一一对应， 即一个微带福射天线对应一个平面缝隙和一个微带馈线。例如，假设微带福射天线阵包括 的微带福射天线个数、平面缝隙阵包括的平面缝隙个数和微带馈线阵包括的微带馈线个数 都是4个时，则将上述阵列的所有元素分为4组，每一组包括一个微带福射天线、平面缝隙 和微带馈线，且每一组包括的微带福射天线、平面缝隙和微带馈线在基座上设置的位置分 别对应。优选设置在基座上位置对应的微带福射天线和