低交叉极化双频背腔天线及无线通信设备的制作方法

本发明涉及一种双频天线，尤其是一种低交叉极化双频背腔天线及无线通信设备，其可以工作在x波段，属于无线通信领域。

背景技术：

随着无线通信系统的快速发展，在当前广泛利用的无线通信系统中，通常还需要在间隔较大的两个频段内传输信号，若为实现双频段工作而采用两副天线，则会增大系统占用，因此紧凑、轻量和高性能的双频或多频天线的需求也同时增加。基片集成波导是一种平面波导结构具有大功率容量、低插入损耗和辐射损耗等诸多优点，其衍生结构半模基片集成波导等在面积缩小的同时保留原始的电场分布，被广泛应用于功分器、滤波器和天线等微波器件的小型化设计中。半模双频天线既结合了现代通信对双频天线的需求，同时还拥有易于与小型化系统集成的优点。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种低交叉极化双频背腔天线及无线通信设备，该天线利用半模技术减小了双频天线的体积，还拥有交叉极化低的良好特性，可以很好地减小通讯时系统间的干扰，同时具有低剖面，体积小的特点，易于与小体积的通信系统集成。

本发明的目的在于提供一种低交叉极化双频背腔天线。

本发明的另一目的在于提供一种无线通信设备。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种低交叉极化双频背腔天线，包括介质基片、上金属层、下金属层和金属化通孔阵列，所述上金属层设置在介质基片的上表面，所述下金属层设置在介质基片的下表面，所述金属化通孔阵列贯穿上金属层、介质基片和下金属层，且金属化通孔阵列与上金属层、下金属层共同围成一个半模基片集成波导腔体；所述介质基片和下金属层相对上金属层向一侧延伸，所述半模基片集成波导腔体在延伸部分形成开口，所述上金属层在靠近开口的一侧设有缝隙。

进一步的，所述半模基片集成波导腔体为u形基片集成波导腔体。

进一步的，所述半模基片集成波导腔体上设有同轴馈电输入端口。

进一步的，所述同轴馈电输入端口的中心与金属化通孔阵列的横向部分之间的间距为3.2mm～3.4mm，同轴馈电输入端口的中心与金属化通孔阵列的其中一个竖向部分之间的间距为3.6mm～3.8mm。

进一步地，所述介质基片采用rogersrt5880，厚度为1mm～1.4mm，其介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009。

进一步的，所述金属化通孔阵列的横向部分平行于介质基片的其中一条长边，金属化通孔阵列的两个竖向部分分别平行于介质基片的两条短边。

进一步的，所述金属化通孔阵列中，横向部分的金属化通孔有十二个，两个竖向部分的金属化通孔均有五个。

进一步的，所述金属化通孔阵列中，每个金属化通孔的直径为0.6mm～1mm，相邻两个金属化通孔的圆心之间的间距为1.4mm～1.6mm。

进一步的，所述介质基片、上金属层和下金属层的长度为17mm～18mm，所述上金属层的宽度为7mm～8mm，所述介质基片和下金属层相对上金属层的延伸部分宽度为4mm～8mm。

进一步的，所述缝隙为矩形缝隙，其长度为10mm～11mm，宽度为0.6mm～0.8mm，与开口一侧之间的间距为0.05mm～0.15mm。

本发明的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种无线通信设备，包括上述的低交叉极化双频背腔天线。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：

本发明天线在介质基片的上下表面分别设置了上金属层和下金属层，并且使金属化通孔阵列贯穿上金属层、介质基片和下金属层，且金属化通孔阵列与上金属层、下金属层共同围成一个半模基片集成波导腔体，采用半模基片集成波导实现双频天线，有效减小了天线的尺寸，简化了天线结构；此外，本发明天线拥有很低的交叉极化，天线在9.45ghz和11.58ghz的交叉极化比分别大于23db和26db，在通信系统中可以有效的减小干扰，提高系统工作的效率。

附图说明

图1为本发明实施例的低交叉极化双频背腔天线的立体结构示意图。

图2为本发明实施例的低交叉极化双频背腔天线的平面结构示意图。

图3为本发明实施例的低交叉极化双频背腔天线在9.45ghz的e面辐射场方向图。

图4为本发明实施例的低交叉极化双频背腔天线在9.45ghz的h面辐射场方向图。

图5为本发明实施例的低交叉极化双频背腔天线在11.58ghz的e面辐射场方向图

图6为本发明实施例的低交叉极化双频背腔天线在11.58ghz的h面辐射场方向图

图7为本发明实施例的低交叉极化双频背腔天线的s参数以及增益图。

其中，1-介质基片，2-上金属层，3-下金属层，4-金属化通孔阵列，5-缝隙，6-同轴馈电输入端口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例：

如图1和图2所示，本实施例提供了一种低交叉极化双频背腔天线，能够应用于无线通信设备中，该天线包括介质基片1、上金属层2、下金属层3和金属化通孔阵列4，上金属层2覆盖在介质基片1的上表面，下金属层3覆盖在介质基片1的下表面，金属化通孔阵列4贯穿上金属层2、介质基片1和下金属层3，且金属化通孔阵列4与上金属层1、下金属层2共同围成一个半模基片集成波导腔体，介质基片1和下金属层3相对上金属层2向一侧延伸，半模基片集成波导腔体在延伸部分形成开口，上金属层2在靠近开口的一侧设有缝隙5。

从介质基片1的上表面上看，金属化通孔阵列4围绕在上金属层2的三条边的边缘处，金属化通孔阵列4可以分为横向部分和两个竖向部分，其中横向部分围绕在上金属层2的上边缘处，一个竖向部分围绕在上金属层2的左边缘处，另一个竖向部分围绕在上金属层2的右边缘处，可见半模基片集成波导腔体为u形基片集成波导腔体。

进一步地，在金属化通孔阵列4中，将横向部分的方向设为x轴方向，将两个竖向部分的方向设为y轴方向，横向部分平行于介质基片1的其中一条长边，即该长边平行于x轴，两个竖向部分分别平行于介质基片1的两条短边，即这两条短边平行于y轴；具体地，横向部分的金属化通孔有十二个，两个竖向部分的金属化通孔均有五个。

本实施例中，每个金属化通孔的直径d为0.8mm，相邻两个金属化通孔的圆心之间的间距s为1.5mm。

进一步地，半模基片集成波导腔体上设有同轴馈电输入端口6(port1)，该同轴馈电输入端口6与50ω同轴线相连，通过50ω同轴线进行独立馈电，在半模基片集成波导腔体内激发出电磁波，由缝隙5进行辐射。

本实施例中，同轴馈电输入端口6的中心与金属化通孔阵列4的横向部分之间的间距yc为3.3mm，同轴馈电输入端口6的中心与金属化通孔阵列4的左边的竖向部分之间的间距xc为3.7mm。

进一步地，介质基片1采用rogersrt5880，截面形状为长方形，厚度为1.2mm，其介电常数为2.2，损耗角正切为0.0009。

本实施例中，介质基片1、上金属层2和下金属层3的长度平齐，介质基片1和下金属层3的宽度平齐，介质基片1、上金属层2和下金属层3的长度lc为17.8mm，上金属层2的宽度wc为7.2mm，介质基片1和下金属层3相对上金属层2的延伸部分宽度wt为6mm，即介质基片1和下金属层3的宽度为(wc+wt)＝7.2mm+6mm＝13.2mm。

本实施例中，缝隙5为矩形缝隙，其平行于x轴，长度ls为10.4mm，宽度ws为0.6mm，缝隙5与开口一侧之间的间距wg为0.1mm。

上述实施例中，所述上金属层2、下金属层3和金属化通孔阵列4采用的金属材料可以为铝、铁、锡、铜、银、金和铂的任意一种，或可以为铝、铁、锡、铜、银、金和铂任意一种的合金；所述无线通信设备可以为手机、平板电脑等电子设备。

图3和图4分别为本实施例的低交叉极化双频背腔天线谐振在9.45ghz时的e面和h面辐射场方向图；图5和图6分别为本实施例的低交叉极化双频背腔天线谐振在11.58ghz时的e面和h面辐射场方向图；可以看到，本实施例的低交叉极化双频背腔天线在9.45ghz和11.58ghz这两个频点的前后比均大于10db，交叉极化比分别大于23db和26db。

图7为本实施例的低交叉极化双频背腔天线的s参数以及增益图，双频天线的两个通带的中心谐振频率分别为9.45ghz和11.58ghz，增益分别为4.43dbi和4.64dbi，10db的阻抗带宽分别为3.2％和2.8％。

综上所述，本发明天线在介质基片的上下表面分别设置了上金属层和下金属层，并且使金属化通孔阵列贯穿上金属层、介质基片和下金属层，且金属化通孔阵列与上金属层、下金属层共同围成一个半模基片集成波导腔体，采用半模基片集成波导实现双频天线，有效减小了天线的尺寸，简化了天线结构；此外，本发明天线拥有很低的交叉极化，天线在9.45ghz和11.58ghz的交叉极化比分别大于23db和26db，在通信系统中可以有效的减小干扰，提高系统工作的效率。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。