专利名称：毫米波平面天线及其阵列的制作方法
技术领域：
本发明涉及工作于毫米波段的平面天线以及平面天线阵列。
背景技术：
平面天线，例如微带贴片天线和平面槽天线等，由于其重量轻、制造成本低、易于 集成、方便大批量生产等优点而广泛用于各种现代通信系统中。但是传统的平面天线在毫 米波段存在各种缺陷，例如容易激发表面波、方向图不均勻、频带窄、天线辐射效率低等。表 面波的激发使得平面天线存在方向图恶化、增益降低、带宽变窄、损耗增加和天线辐射效率 降低等缺陷。介质损耗、导体损耗、表面波损耗是造成平面天线天线辐射效率低的主要原 因。对于工作频率较低，介质基板厚度远小于工作波长的平面天线而言，介质损耗与导体损 耗较小，表面波损耗可以忽略不计。随着工作频率的增加，波长减小到毫米波段时，平面天 线的介质损耗与导体损耗增加，表面波损耗增加并随着介质基板厚度与波长的相对尺寸变 大而成为影响平面天线损耗与天线辐射效率的主要因素。为了抑制或消除表面波，达到减小毫米波天线的损耗、提高毫米波天线辐射效率 的目的，国内外的研究工作主要集中在以下两个方向通过在金属地板上蚀洞或者是在 介质基板中打孔形成周期性电磁带隙结构(EBG)抑制表面波；利用微机械加工工艺技术 (Micromachining Technique)构造空气介质基板，消除表面波同时降低介质损耗。电磁带 隙结构主要通过在中心工作频率附近形成表面波传输的禁带，抑制表面波的传输，或者是 将表面波传输引导到远离中心工作频率的频段。这种方法研制的毫米波天线最大的缺点在 于体积很大，同时加工过程复杂，不易于集成。利用微机械加工工艺技术研制的毫米波天线 往往体积较大，不利于与微带线路集成，同时不适合构成大型毫米波平面天线阵列。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种可减小损耗、提高天线辐 射效率的毫米波平面天线及其阵列。为实现上述目的，本发明所采取的技术方案具体如下本发明的其中一种毫米波 平面天线包括金属贴片、介质基板、金属地板和接地柱，所述金属贴片置于介质基板的上表 面上，介质基板的下表面与金属地板的上表面固定；所述金属贴片与金属地板的上表面平 行；所述金属贴片上开有一对以上相同的第一条形槽，每对第一条形槽呈左右对称分布，每 对第一条形槽的对称中心线重合，各第一条形槽的长度方向的中心线相互平行，各第一条 形槽的长度为工作波长的1/2 ；所述接地柱垂直贯穿介质基板，所述接地柱在第一条形槽 所在区域的外周沿周向间隔分布，各接地柱的两端分别与金属贴片、金属地板接触。进一步地，本发明所述介质基板的厚度为工作波长的1/4 1/3。进一步地，本发明所述金属贴片上还开有一对相同的第二条形槽，该对第二条形 槽在各所述接地柱所围成的区域内且该对第二条形槽呈上下对称分布，第二条形槽的长度 方向的中心线相互平行，所述第一条形槽为一对，第一条形槽的对称中心线与第二条形槽的对称中心线垂直，第二条形槽的长度为工作波长的1/4 3/4，各第一条形槽、第二条形 槽相互之间间隔开来。进一步地，本发明所述第二条形槽与第一条形槽相同，第一条形槽的长度方向的 中心线到第一条形槽的对称中心线的距离相等于第二条形槽的长度方向的中心线到第二 条形槽的对称中心线的距离。本发明的另一种毫米波平面天线包括金属贴片、介质基板、金属地板和接地柱，所 述金属贴片置于介质基板的上表面上，介质基板的下表面与金属地板的上表面固定；所述 金属贴片与金属地板的上表面平行；所述金属贴片上开有四个相同的直角L型槽，该四个 直角L型槽围成一个矩形区域，各直角L型槽的直角顶点分别为所述矩形区域的四个顶点， 位于所述矩形区域的同一对角线两端的两个所述直角L型槽的内角相对，四个直角L型槽 呈左右对称且上下对称分布，各直角L型槽相互之间间隔开来；所述矩形区域的相邻两个 边的边长为工作波长的1/4 3/4 ；所述接地柱垂直贯穿介质基板，所述接地柱在四个直角 L型槽所围成的矩形区域外周沿周向间隔分布，各接地柱的两端分别与金属贴片、金属地板 接触。进一步地，本发明所述介质基板的厚度为工作波长的1/4 1/3。进一步地，本发明所述直角L型槽的相邻两条直角边的边长相等；所述矩形区域 的相邻两个边的边长相等且为工作波长的1/2。本发明的一种毫米波平面天线阵列包括金属贴片、介质基板、金属地板和接地柱， 所述介质基板的厚度为工作波长的1/4 1/3，所述金属贴片置于介质基板的上表面上，介 质基板的下表面与金属地板的上表面固定；所述金属贴片与金属地板的上表面平行；所述 接地柱垂直贯穿介质基板，各接地柱的两端分别与金属贴片、金属地板接触；所述接地柱在 金属贴片上的正投影形成由mXn个正方形子区域构成的矩形区域，所述接地柱在金属贴 片上的正投影相应地位于各正方形子区域的各边界线上，在每个正方形子区域内于金属贴 片上设有天线辐射单元；每个所述天线辐射单元由两个第一条形槽和两个与第一条形槽相 同的第二条形槽组成，所述第一条形槽和第二条形槽围成正方形区域，该正方形区域与该 天线辐射单元所在的所述正方形子区域的对角线重合；两个第一条形槽的长度方向的中心 线相互平行且两个第一条形槽呈左右对称，两个第二条形槽的长度方向的中心线相互平行 且两个第二条形槽呈上下对称，第一条形槽和第二条形槽的长度为工作波长的1/2，第一条 形槽的对称中心线与第二条形槽的对称中心线垂直，第一条形槽的长度方向的中心线与两 个第一条形槽的对称中心线的距离等于第二条形槽的长度方向的中心线与两个第二条形 槽的对称中心线的距离，各第一条形槽、第二条形槽相互之间间隔开来。本发明的另一种毫米波平面天线阵列包括金属贴片、介质基板、金属地板和接地 柱，所述介质基板的厚度为工作波长的1/4 1/3，所述金属贴片置于介质基板的上表面 上，介质基板的下表面与金属地板的上表面固定；所述金属贴片与金属地板的上表面平行； 所述接地柱垂直贯穿介质基板，各接地柱的两端分别与金属贴片、金属地板接触；所述接地 柱在金属贴片上的正投影形成由mXn个正方形子区域构成的矩形区域，所述接地柱在金 属贴片上的正投影相应地位于各正方形子区域的各边界线上，在每个正方形子区域内于金 属贴片上设有天线辐射单元，每个所述天线辐射单元由四个相同的直角L型槽组成，所述 四个直角L型槽围成一个正方形区域，各直角L型槽的直角顶点分别为所述正方形区域的四个顶点，位于所述正方形区域的同一对角线两端的两个所述直角L型槽的内角相对，四 个直角L型槽呈左右对称且上下对称分布，各直角L型槽相互之间间隔开来；所述正方形区 域的边长为工作波长的1/2 ；该正方形区域与该天线辐射单元所在的所述正方形子区域的 对角线重合；所述直角L型槽的相邻两条直角边的边长相等。与现有技术相比，本发明的有益效果是(1)传统的微带贴片天线工作时，电磁场分布主要集中在介质基板中，尤其是集中 在微带贴片的边缘区域。本发明通过在金属贴片上开槽的方式使得平面天线工作时电磁场 主要分布在所开第一条形槽中，与传统微带贴片天线相比介质损耗更低；同时通过在金属 贴片上开一对以上的对称分布、相互平行的第一条形槽使得辐射方向图均勻。通过在第一 条形槽所在区域的外周沿周向间隔设置接地柱，可截断表面波的横向传输，消除表面波损 耗，提高天线辐射效率，使得本发明平面天线特别适合毫米波平面天线的应用。(2)本发明毫米波平面天线在金属贴片上设置了第一条形槽、第二条形槽，该天 线结构具有介质损耗不随介质基板的厚度增加而变大的特性，同时由于接地柱消除了表面 波，使得介质基板的厚度可以到增加到工作波长的1/4 1/3，从而使本发明毫米波平面天 线在减小损耗的同时保证了工作带宽，并提高天线增益，优化天线整体性能。(3)本发明通过在金属贴片上设置四条直角L型槽替代所述一对第一条形槽和一 对第二条形槽，该天线结构同样具有介质损耗不随介质基板的厚度增加而变大的特性。在 四条直角L型槽所在区域的外周沿周向间隔设置接地柱，消除了表面波损耗，提高天线辐 射效率。由于表面波的消除，通过增加介质基板的厚度到为工作波长的1/4 1/3，使得天 线工作带宽增加，天线增益提高，天线整体工作性能优化。(4)本发明毫米波平面天线及其阵列利用在金属贴片上开一对相同的第一条形槽 和一对相同的第二条形槽或者是四个相同的直角L型槽构成左右对称且上下对称的天线 结构，采用不同的馈电时可以方便实现线性极化、双线性极化和圆极化。(5)本发明以一对相同的第一条形槽和一对相同的第二条形槽或者是四个相同的 直角L型槽作为天线辐射单元，在每个天线辐射单元的外周沿周向间隔设置接地柱构成天 线阵列。接地柱截断横向传输的表面波可消除表面波损耗、提高天线辐射效率，同时消除天 线辐射单元间由于表面波引起的互耦合，降低本发明平面天线阵列的耦合损耗。通过增加 介质基板的厚度到为工作波长的1/4 1/3使得本发明毫米波平面天线阵列工作带宽增 加，天线增益提高，天线整体工作性能优化。
图1是毫米波平面天线结构示意图；图2是图1的A-A剖面图；图3是毫米波圆极化平面天线结构示意图；图4是毫米波平面直角L型槽天线结构示意图；图5是毫米波平面天线阵列结构示意图；图6是由第一条形槽和第二条形槽构成的天线辐射单元结构示意图；图7是由直角L型槽构成的天线辐射单元结构示意图。
具体实施例方式如图1和图2所示，本发明毫米波平面天线包括金属贴片2、介质基板1、金属地板 5和接地柱4，金属贴片2粘贴或放置于介质基板1的上表面上，介质基板1的下表面与金 属地板5的上表面固定。在本发明中，金属贴片2上开有一对以上相同的第一条形槽。而 在图1所示的实施例中则开有两对相同的第一条形槽，其中，第一条形槽31和第一条形槽 31’为一对，另一对为第一条形槽32和第一条形槽32’。第一条形槽31和第一条形槽31’ 以直线kk’为对称中心线呈左右对称分布，组成第一对第一条形槽。第一条形槽31的长度 方向的中心线Ab1和第一条形槽31’的长度方向的中心线a/b/相互平行。第一条形槽 32和第一条形槽32’亦以直线kk’为对称中心线呈左右对称分布，组成第二对第一条形槽， 第一条形槽32的长度方向的中心线a2b2和第一条形槽32’的长度方向的中心线a2’ b2’相 互平行。由上可知，第一对第一条形槽和第二对第一条形槽的对称中心线重合。由于第一 对第一条形槽31和第一条形槽31’与第二对第一条形槽32和第一条形槽32’都呈对称分 布且相互分别平行，使得本发明毫米波平面天线相比较于传统的平面槽天线而言，远区场 辐射方向图均勻。各第一条形槽的长度为工作波长的1/2，以保证本发明毫米波平面天线的 中心工作频率为f。。工作波长与中心工作频率f。以及介质基板1所选择的材料有关。各 接地柱4垂直贯穿介质基板1，各接地柱4的两端分别与金属贴片2、金属地板5接触。各 接地柱4在第一条形槽32和第一条形槽32’所在区域的外周沿周向间隔分布，使得各第一 条形槽位于由各接地柱4在金属贴片2上的正投影的几何中心的连线所围成的区域内。根 据全反射理论，表面波在介质基板1和空气的交界面形成。表面波在介质基板1中沿横向 传输至接地柱4所在位置时，接地柱4改变表面波传输的边界条件，截断了表面波的横向传 输，消除了本发明毫米波平面天线的表面波损耗，大幅度提高天线辐射效率。同时，由于本 发明毫米波平面天线工作时电磁场主要分布在各第一条形槽中及其周围的空气和介质基 板1中，各接地柱4并不影响各第一条形槽中的场分布，在消除表面波的同时保证天线其他 工作性能不受影响。本发明毫米波平面天线的接地柱4的实现方式相比较于周期性电磁带 隙结构(EBG)或者是微机械加工工艺技术(Micromachining Technique)而言，对工艺要求 低，加工更方便。进一步地，本发明毫米波平面天线中的介质基板1的厚度为工作波长的1/4 1/3。对于传统的平面天线，介质基板的厚度不宜大于1/10工作波长，否则会激发起强烈 的表面波，引起方向图恶化，带来表面波损耗的大幅度增加。而本发明毫米波平面天线工 作时，由于金属贴片上设有第一条形槽，电磁场主要分布在各第一条形槽中及其周围的空 气和介质基板1中，因而本发明毫米波平面天线的介质损耗不随介质基板1的厚度增加而 变大。同时接地柱4消除了表面波，使得介质基板1的厚度可以增大到工作波长的1/4 1/3，从而使本发明毫米波平面天线在减小损耗的同时保证了工作带宽。当介质基板1的厚 度小于工作波长的1/4或者大于工作波长的1/3时，本发明毫米波平面天线的天线增益开 始降低，工作带宽开始变窄。更进一步地，本发明毫米波平面天线中介质基板1的厚度约为工作波长的1/4。根 据电磁场电磁波理论中的镜像原理，对于放置于空气中的本发明毫米波平面天线而言，金 属贴片2与平行的金属地板5之间的垂直间距(即介质基板1的厚度)选择为工作波长的 1/4时能获得的天线增益最大。
参看图1和图2，本发明毫米波平面天线可以采用小孔耦合馈电。该馈电结构为 金属地板5上设有矩形耦合通孔9，矩形耦合通孔9与各第一条形槽平行。介质基板7的上 表面与金属地板5的下表面粘贴在一起，介质基板7的下表面粘贴馈线6。输入能量通过馈 线6传输并通过耦合通孔9耦合至各第一条形槽。本发明毫米波平面天线也可以采用同轴 探针馈电，同轴探针垂直贯穿介质基板1与金属贴片2接触。如图3所示，本发明毫米波平面天线可以在金属贴片2上只开一对第一条形槽，即 第一条形槽31和第一条形槽31’，第一条形槽31和第一条形槽31’以直线kk’为对称中 心线呈左右对称分布，第一条形槽31长度方向的中心线^b1和第一条形槽31’长度方向的 中心线a/ b/相互平行。与此同时，金属贴片2上还开有一对相同的第二条形槽，包括第 二条形槽311和第二条形槽311’，第二条形槽311和第二条形槽311’以直线I^k1 ’为对称 中心线呈上下对称分布，第二条形槽311长度方向的中心线anbn和第二条形槽311’长度 方向的中心线an’bn’相互平行。第二条形槽311和第二条形槽311’的长度为工作波长 的1/4 3/4。第一条形槽31和第一条形槽31’的对称中心线kk’与第二条形槽311和 第二条形槽311’的对称中心线I^k1 ’垂直。各第一条形槽、第二条形槽相互之间间隔开来 以使相互不接触。当各第一条形槽与各第二条形槽同时被激励时，本发明毫米波平面天线 实现圆极化工作方式。本实施方式中采用同轴探针馈电方式说明本发明毫米波平面天线的 圆极化工作方式。同轴探针与金属贴片2接触的位置在点H和点V处。点H位于第二条形 槽311和第二条形槽311’之间的对称中心线Iqk1，上，点V位于第一条形槽31和第一条 形槽31’之间的对称中心线kk’上。在点H处，同轴探针垂直贯穿介质基板1与金属贴片 2接触，由于各第一条形槽长度为工作波长的1/2，在第一条形槽31和第一条形槽31’中能 激励起中心工作频率为f。的辐射水平极化波的场分布。在点V处，同轴探针垂直贯穿介质 基板1与金属贴片2接触，由于各第二条形槽长度为工作波长的1/4 3/4，在第二条形槽 311和第二条形槽311’中能激励起中心工作频率为l/2f。 3/2f。的辐射垂直极化波的场 分布。此时，第一条形槽31和第一条形槽31’所辐射的水平极化波在远区场的场量与第二 条形槽311和第二条形槽311’所辐射的垂直极化波在远区场的场量在一定立体角范围内 相位差为90度，可以实现圆极化。进一步地，本发明毫米波平面天线的第二条形槽311和第二条形槽311’的长度与 第一条形槽31和第一条形槽31’的长度相等，第一条形槽31的长度方向的中心线^b1或 者第一条形槽31’的长度方向的中心线a/b/到第一条形槽的对称中心线kk’的距离等 于第二条形槽311的长度方向的中心线Aib11或者第二条形槽311’的长度方向的中心线 B1^b11'到第二条形槽的对称中心线I^k1 ’的距离。由于各第一条形槽和各第二条形槽组成 左右对称且上下对称的天线结构，本发明毫米波平面天线采用不同的馈电方式时可以实现 线极化、双线性极化和圆极化。作为本发明的另一实施方式，如图4所示，在金属贴片2开有四个相同的直角L型 槽，包括直角L型槽81、直角L型槽81，、直角L型槽82和直角L型槽82，。直角L型槽81、 直角L型槽81，、直角L型槽82和直角L型槽82’围成一个矩形区域ABDC，各直角L型槽 的直角顶点分别为矩形区域ABDC的四个顶点。位于矩形区域ABDC的同一对角线两端的两 个直角L型槽81和直角L型槽81’的内角相对，直角L型槽82和直角L型槽82’的内角 相对，其中，直角L型槽81和直角L型槽82’、直角L型槽82和直角L型槽81’呈左右对称分布，且直角L型槽81和直角L型槽82、直角L型槽82’和直角L型槽81’呈上下对称分 布，直角L型槽81、直角L型槽82’、直角L型槽82和直角L型槽81’相互之间间隔开来以 确保相互之间不接触。矩形区域ABDC的相邻两个边的边长分别为工作波长的1/4 3/4。 矩形区域ABDC的一边约为工作波长的1/2，保证天线的中心工作频率为f。，同时矩形区域 ABDC的另一边为工作波长的1/4 3/4，使得天线加上馈电正常工作时能够实现圆极化。接 地柱4垂直贯穿介质基板1，接地柱4在四个直角L型槽所围成的矩形区域ABDC的外周一 定距离处沿周向间隔分布。各直角L型槽位于各接地柱4在金属贴片2上的正投影的几何 中心的连线所围成的区域内。各接地柱4的两端分别与金属贴片2、金属地板5接触。采用 合适的馈电方式可以在矩形区域ABDC的左右两边的直角L型槽中激发起辐射水平极化波 的场分布。在矩形区域ABDC的上下两边的直角L型槽中激发起辐射垂直极化波的场分布。 此时，直角L型槽81、直角L型槽81’、直角L型槽82和直角L型槽82’所辐射的水平极化 波在远区场的场量与所辐射的垂直极化波在远区场的场量在一定立体角范围内相位差为 90度，可以实现圆极化。进一步地，本发明该实施方式的四个直角L型槽的相邻两条直角边的边长相等， 四个直角L型槽所围成的矩形区域ABDC的相邻两个边的边长相等且为工作波长的1/2。由 于各直角L型槽组成左右对称且上下对称的天线结构，本发明毫米波平面天线采用不同的 馈电方式时可以实现线极化、双线性极化和圆极化。如图5所示，本发明毫米波平面天线阵列包括金属贴片2、介质基板1、金属地板5 和接地柱4，介质基板1的厚度为工作波长的1/4 1/3，金属贴片2置于介质基板1的上 表面上，介质基板1的下表面与金属地板5的上表面固定。金属贴片2与金属地板5的上 表面平行。接地柱4垂直贯穿介质基板1，各接地柱4的两端分别与金属贴片2、金属地板 5接触。各接地柱4在金属贴片2上的正投影形成由mXn个正方形子区域构成的矩形区 域0PQR，接地柱在金属贴片2上的正投影相应地位于各正方形子区域的各边界线上，在每 个正方形子区域内于金属贴片2上设有天线辐射单元，如图6所示，接地柱4在金属贴片2上的正投影间隔地分布在正方形子区域EFGH 的各边界线EF、re、GH和HE上。在正方形子区域EFGH内，天线辐射单元由第一条形槽31、 第一条形槽31’、第二条形槽311和第二条形槽311’组成。第二条形槽311和第二条形槽 311，与第一条形槽31、第一条形槽31，相同，第一条形槽31和第一条形槽31，与第二条形 槽311和第二条形槽311，围成另一个正方形区域E，F，G，H，，该正方形区域E，F，G，H， 与该天线辐射单元所在的正方形子区域EFGH的对角线重合。第一条形槽31和第一条形槽 31’呈左右对称，第一条形槽31长度方向的中心线^b1和第一条形槽31’长度方向的中心 线a/ b/相互平行。第二条形槽311和第二条形槽311’呈上下对称分布，第二条形槽311 长度方向的中心线anbn和第二条形槽311’长度方向的中心线an’ bn’相互平行。各第一 条形槽和各第二条形槽的长度为工作波长的1/2。两个第一条形槽的对称中心线kk’与两 个第二条形槽的对称中心线I^k1 ’垂直，第一条形槽31的长度方向的中心线^b1或者第一 条形槽31’的长度方向的中心线a/b/到第一条形槽的对称中心线kk’的距离等于第二 条形槽311的长度方向的中心线anbn或者第二条形槽311’的长度方向的中心线an’ bn’ 到第二条形槽的对称中心线I^k1 ’的距离。各第一条形槽、第二条形槽间隔开来以使相互之 间不接触。
作为本发明毫米波平面天线阵列的另一实施方式，如图7所示，接地柱4在金属 贴片2上的正投影间隔地分布在正方形子区域IJKL的各边界线IJ、JK、KL和LI上。在正 方形子区域IJKL内，天线辐射单元由四个相同的直角L型槽组成，包括直角L型槽81、直 角L型槽81’、直角L型槽82和直角L型槽82’，各直角L型槽的相邻两条直角边的边长相 等。直角L型槽81、直角L型槽81’、直角L型槽82和直角L型槽82’围成一个正方形区 域I’ J’ K’ L’，该正方形区域I’ J’ K’ L’与该天线辐射单元所在的所述正方形子区域IJKL 的对角线重合，各直角L型槽的直角顶点分别为正方形区域I’ J’ K’ L’的四个顶点。正方 形区域I’ J’ K’ L’的边长为工作波长的1/2。位于所述正方形区域I’ J’ K’ L’的同一对角 线两端的直角L型槽81和直角L型槽81’的内角相对，直角L型槽82和直角L型槽82’ 的内角相对。直角L型槽81、直角L型槽81’、直角L型槽82和直角L型槽82’呈左右对 称且上下对称分布，相互之间间隔开来。各辐射单元组成天线阵列时，由于电磁波的横向传输存在互耦合，接地柱4消除 了各天线辐射单元之间由于表面波的横向传输造成的互耦合，与传统毫米波平面天线阵列 相比，辐射方向图均勻，耦合损耗降低。本发明毫米波平面天线阵列的各辐射单元具有上下对称且左右对称的天线结构， 当采用不同的馈电方式本发明毫米波平面天线阵列可以实现线极化、双线性极化和圆极 化。
权利要求
一种毫米波平面天线，其特征是包括金属贴片、介质基板、金属地板和接地柱，所述金属贴片置于介质基板的上表面上，介质基板的下表面与金属地板的上表面固定；所述金属贴片与金属地板的上表面平行；所述金属贴片上开有一对以上相同的第一条形槽，每对第一条形槽呈左右对称分布，每对第一条形槽的对称中心线重合，各第一条形槽的长度方向的中心线相互平行，各第一条形槽的长度为工作波长的1/2；所述接地柱垂直贯穿介质基板，所述接地柱在第一条形槽所在区域的外周沿周向间隔分布，各接地柱的两端分别与金属贴片、金属地板接触。
2.根据权利要求1所述的毫米波平面天线，其特征是所述介质基板的厚度为工作波 长的1/4 1/3。
3.根据权利要求1或2所述的毫米波平面天线，其特征是所述金属贴片上还开有一 对相同的第二条形槽，该对第二条形槽在各所述接地柱所围成的区域内且该对第二条形槽 呈上下对称分布，第二条形槽的长度方向的中心线相互平行，所述第一条形槽为一对，第一 条形槽的对称中心线与第二条形槽的对称中心线垂直，第二条形槽的长度为工作波长的 1/4 3/4，各第一条形槽、第二条形槽相互之间间隔开来。
4.根据权利要求3所述的毫米波平面天线，其特征是所述第二条形槽与第一条形槽 相同，第一条形槽的长度方向的中心线到第一条形槽的对称中心线的距离相等于第二条形 槽的长度方向的中心线到第二条形槽的对称中心线的距离。
5.一种毫米波平面天线，其特征是包括金属贴片、介质基板、金属地板和接地柱，所 述金属贴片置于介质基板的上表面上，介质基板的下表面与金属地板的上表面固定；所述 金属贴片与金属地板的上表面平行；所述金属贴片上开有四个相同的直角L型槽，该四个 直角L型槽围成一个矩形区域，各直角L型槽的直角顶点分别为所述矩形区域的四个顶点， 位于所述矩形区域的同一对角线两端的两个所述直角L型槽的内角相对，四个直角L型槽 呈左右对称且上下对称分布，各直角L型槽相互之间间隔开来；所述矩形区域的相邻两个 边的边长为工作波长的1/4 3/4 ；所述接地柱垂直贯穿介质基板，所述接地柱在四个直角 L型槽所围成的矩形区域外周沿周向间隔分布，各接地柱的两端分别与金属贴片、金属地板 接触。
6.根据权利要求5所述的毫米波平面天线，其特征是所述介质基板的厚度为工作波 长的1/4 1/3。
7.根据权利要求5或6所述的毫米波平面天线，其特征是所述直角L型槽的相邻两 条直角边的边长相等；所述矩形区域的相邻两个边的边长相等且为工作波长的1/2。
8.一种毫米波平面天线阵列，其特征是包括金属贴片、介质基板、金属地板和接地 柱，所述介质基板的厚度为工作波长的1/4 1/3，所述金属贴片置于介质基板的上表面 上，介质基板的下表面与金属地板的上表面固定；所述金属贴片与金属地板的上表面平行； 所述接地柱垂直贯穿介质基板，各接地柱的两端分别与金属贴片、金属地板接触；所述接地 柱在金属贴片上的正投影形成由mXn个正方形子区域构成的矩形区域，所述接地柱在金 属贴片上的正投影相应地位于各正方形子区域的各边界线上，在每个正方形子区域内于金 属贴片上设有天线辐射单元；每个所述天线辐射单元由两个第一条形槽和两个与第一条形 槽相同的第二条形槽组成，所述第一条形槽和第二条形槽围成正方形区域，该正方形区域 与该天线辐射单元所在的所述正方形子区域的对角线重合；两个第一条形槽的长度方向的中心线相互平行且两个第一条形槽呈左右对称，两个第二条形槽的长度方向的中心线相互 平行且两个第二条形槽呈上下对称，第一条形槽和第二条形槽的长度为工作波长的1/2，第 一条形槽的对称中心线与第二条形槽的对称中心线垂直，第一条形槽的长度方向的中心线 与两个第一条形槽的对称中心线的距离等于第二条形槽的长度方向的中心线与两个第二 条形槽的对称中心线的距离，各第一条形槽、第二条形槽相互之间间隔开来。
9. 一种毫米波平面天线阵列，其特征是包括金属贴片、介质基板、金属地板和接地 柱，所述介质基板的厚度为工作波长的1/4 1/3，所述金属贴片置于介质基板的上表面 上，介质基板的下表面与金属地板的上表面固定；所述金属贴片与金属地板的上表面平行； 所述接地柱垂直贯穿介质基板，各接地柱的两端分别与金属贴片、金属地板接触；所述接地 柱在金属贴片上的正投影形成由mXn个正方形子区域构成的矩形区域，所述接地柱在金 属贴片上的正投影相应地位于各正方形子区域的各边界线上，在每个正方形子区域内于金 属贴片上设有天线辐射单元，每个所述天线辐射单元由四个相同的直角L型槽组成，所述 四个直角L型槽围成一个正方形区域，各直角L型槽的直角顶点分别为所述正方形区域的 四个顶点，位于所述正方形区域的同一对角线两端的两个所述直角L型槽的内角相对，四 个直角L型槽呈左右对称且上下对称分布，各直角L型槽相互之间间隔开来；所述正方形区 域的边长为工作波长的1/2 ；该正方形区域与该天线辐射单元所在的所述正方形子区域的 对角线重合；所述直角L型槽的相邻两条直角边的边长相等。
全文摘要
本发明公开了一种毫米波平面天线及其阵列。其中，毫米波平面天线包括金属贴片、介质基板、金属地板和接地柱，金属贴片置于介质基板的上表面上，介质基板的下表面与金属地板的上表面固定；金属贴片与金属地板的上表面平行；金属贴片上开有一对以上相同的第一条形槽，每对第一条形槽呈左右对称分布，每对第一条形槽的对称中心线重合，各第一条形槽的长度方向的中心线相互平行，各第一条形槽的长度为工作波长的1/2；接地柱垂直贯穿介质基板，接地柱在第一条形槽所在区域的外周沿周向间隔分布，各接地柱的两端分别与金属贴片、金属地板接触。本发明可减小毫米波天线的损耗、提高毫米波天线的辐射效率，同时保证天线工作带宽、提高天线增益。
文档编号H01Q1/48GK101982898SQ201010265359
公开日2011年3月2日 申请日期2010年8月24日 优先权日2010年8月24日
发明者吴锡东, 李韵 申请人:浙江大学