[发明专利]阵列天线及其圆极化天线

说明书

【技术领域】

本发明是关于一种圆极化天线和具有该圆极化天线的阵列天线，尤其是涉及一种用于传输毫米波的圆极化天线和具有该圆极化天线的指向性阵列天线。

【背景技术】

随着数据交换速率需求的不断提升，特别是全高清视频传输需求的出现，基于厘米波的无线传输技术已逐渐不能满足需求。从21世纪初开始，无线通讯领域对基于毫米波，特别是60GHz频段毫米波无线通讯技术的研究取得了显著的进步，相对于IEEE 802.11 a/b/g/n使用的2.4GHz频段和5GHz频段而言，60GHz频段拥有更多的可用带宽。

请参阅2010年11月9日公告的美国专利第US 7,830,312号，该专利揭示了一种应用在60GHz 频段的毫米波天线，所述毫米波天线包括平行设置的第一衬底及第二衬底，第一衬底及第二衬底上分别设有阵列天线。为了使分别位于第一衬底及第二衬底上的阵列天线之间耦合在一起，该毫米波天线采用了若干由金属材料构成的通孔连接在两者之间，这种组装方法首先要求将第一衬底及第二衬底上的若干阵列天线与若干通孔分别对齐，这种通过金属线路实现不同平面之间信号传输的阵列天线组装过程较为复杂。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种结构简单，衰减量小的阵列天线。

为了实现上述目的，本发明提供一种阵列天线，其包括一平面状接地层，与接地层平行设置的一信号辐射体及一信号传输线，所述接地层上设有一安装孔，信号传输线包括中心导线及电性连接至接地层的接地导线，所述中心导线电性绝缘地经过所述安装孔沿大致垂直于接地层方向朝信号辐射体延伸，信号辐射体包括若干间隔设置并平行于接地层的辐射单元，所述辐射单元朝接地层垂直延伸设有与中心导线耦合的辐射柱。

所述信号辐射体还包括设置在接地层与辐射单元之间的反射层，反射层上设有若干通孔可容纳辐射柱通过。

所述接地层与反射层的周边围设有将两者相连的金属侧缘，接地层、反射层及金属侧缘三者大致构成一封闭的辐射空间。

所述辐射单元大致成圆形并于该圆形的周边设有一对对称的凹口，所述若干辐射单元位于同一平面。

所述辐射柱偏离辐射单元的中心并与中心导线平行。

辐射柱设置在以中心导线为轴心的圆周上，与中心导线距离相同的若干辐射柱将其所在的圆周等分。

与中心导线距离相同的辐射柱具有相同的长度。

所述辐射柱的长度随着离中心导线的距离增加而增加，但始终辐射单元与接地层之间的距离。

本发明的目的还在于提供一种结构简单的阵列圆极化天线。

为了实现上述目的，本发明提供一种圆极化天线，其包括一平面状接地层，与接地层平行设置的一辐射单元，及一信号传输线，所述接地层设有一安装孔，信号传输线包括电性绝缘地经过安装孔并沿大致垂直于接地层方向延伸的中心导线以及电性连接至接地层的接地导线，所述辐射单元面向接地层设有供中心导线耦合的馈入点。

所述辐射单元大致成圆形并于该圆形的周边设有一对对称的凹口，所述辐射单元偏离其中心垂直延伸设有辐射柱，所述馈入点系位于辐射柱上。

相较于现有技术，本发明所揭示的阵列天线及其圆极化天线因具有简单的结构而易于组装，且具有在较大的带宽范围内衰减量小的优点。

【附图说明】

图1为符合本发明圆极化天线的立体分解图。

图2为图1所示圆极化天线轴化比率随操作频率变化的模拟曲线图。

图3为图1所示圆极化天线的峰值增益与操作频率之间的关系示意图。

图4为图1所示圆极化天线的辐射场型图。

图5为图1所示圆极化天线的史密斯图(Smith Chart)。

图6为图1所示圆极化天线的回波损耗随操作频率变化的模拟曲线图。

图7为符合本发明第一实施方式的阵列天线的立体分解图。

图8为图7所示阵列天线另一视角的立体分解图。

图9为图7所示阵列天线的仰视图。

图10为图9所示阵列天线沿A-A方向的剖视图。

图11为图7所示阵列天线的轴化比率随操作频率变化的模拟曲线图。

图12为图7所示阵列天线的峰值增益与操作频率之间的关系示意图。

图13为符合本发明第二实施方式的阵列天线的仰视图。

图14为符合本发明第三实施方式的阵列天线的仰视图。

图15为图13及图14所示不同阵列天线轴化比率随操作频率变化对比图。