[发明专利]一种改进的宽带微带天线单元

说明书

本发明公开了一种改进的宽带微带天线单元，主要解决现有微带天线带宽窄、交叉极化和后向辐射大的问题。该天线包括辐射体(1)、介质基板(2)、上层地板(3)、馈电结构(5)和下层地板(6)，上层地板位于介质基板和馈电结构之间，下层地板位于馈电结构的下表面，上层地板上蚀刻有横向缝隙(4)，辐射体包括电偶极子(11)和磁偶极子(12)，该电偶极子由设置在横向缝隙的横向对称轴两侧且水平放置于介质基板上表面的N对矩形贴片组成，磁偶极子由介质基板内部的M个金属连接器构成，电偶极子通过磁偶极子与上层地板相连，磁偶极子与电偶极子相互垂直放置。本发明提高了工作带宽、降低了交叉极化和后向辐射，可应用于5G通信及雷达系统。

技术领域

本发明属于天线技术领域，更进一步涉及一种改进的宽带微带天线单元，可用于5G通信及雷达系统。

背景技术

随着5G通信的迅猛发展，5G通信系统对天线的带宽提出了越来越高的要求。微带天线由于具有体积小、重量轻、低剖面、易集成和制造成本低等优点，被广泛应用于无线通信和雷达系统等领域。

传统微带天线由于品质因数过高，限制了其频带的扩展，天线带宽只能达到1％-5％左右，阻抗带宽小，限制了微带天线的实际应用范围。现阶段5G通信频段向毫米波发展，要求天线具有较宽的带宽且较低的交叉极化。因此，宽带且低交叉极化的天线成为目前研究的热点。展宽天线频带主要有以下几种：增加介质的厚度；采用低介电常数的厚介质层；贴片表面开槽；附加阻抗匹配网络；附加寄生贴片等。这些方法虽然能够展宽天线带宽，但是可能会导致天线辐射方向图恶化，并对馈电带来一些问题。

Wael M.Abdel-Wahab发表的论文“Wide-Bandwidth 60-GHz Aperture-CoupledMicrostrip Patch Antennas(MPAs)Fed by Substrate Integrated Waveguide(SIW)”中提出了一种基片集成波导馈电的宽带缝隙耦合贴片天线，通过利用基片集成波导馈电以及缝隙耦合增加天线的带宽，但天线的相对带宽仅为24.1％，且由于该辐射单元采用普通的贴片天线，导致该天线的交叉极化以及后向辐射较大。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，根据波导缝隙耦合理论，提出一种改进的宽带微带天线单元，以进一步增加工作带宽，降低天线单元的交叉极化和后向辐射。

为实现上述目的，本发明的一种改进的宽带微带天线单元，包括：

包括辐射体、介质基板、上层地板、馈电结构、下层地板，上层地板位于介质基板和馈电结构之间，下层地板位于馈电结构的下表面，其特征在于：

所述上层地板上蚀刻有横向缝隙，用于从馈电结构耦合能量；

所述辐射体包括电偶极子和磁偶极子，电偶极子通过磁偶极子与上层地板相连，磁偶极子与电偶极子相互垂直放置；

所述该电偶极子由设置在横向缝隙的横向对称轴两侧且水平放置于介质基板上表面的N对矩形贴片构成，其中N的取值为大于等于1的整数；

所述该磁偶极子由介质基板内部的M个金属连接器构成，用于传输能量，其中M＝2×N。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

第一，本发明由于在上层地板上蚀刻有横向缝隙用于从馈电结构耦合能量给辐射体，使得天线能工作在多个谐振模式，展宽了天线带宽。

第二，本发明由于辐射体采用磁电偶极子结构，使得天线的工作模式与磁电偶极子天线相似，具有与其类似的方向图特性，增益稳定且交叉极化和后向辐射都比较小。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中辐射体的结构示意图；