[实用新型]毫米波端射圆极化天线及无线通信设备

说明书

本实用新型公开了一种毫米波端射圆极化天线及无线通信设备，所述天线包括第一介质基板和基片集成波导，所述第一介质基板上设有辐射单元，第一介质基板的下层作为金属地板，且金属地板的中心位置开有缝隙；所述基片集成波导竖向设置，基片集成波导的上端与缝隙相连，与第一介质基板一起形成T形结构，基片集成波导的下端作为馈电入口。本实用新型的T形结构形成了3D的立体结构，具有结构紧凑、剖面低、成本低的优点，且馈电单元仅由基片集成波导构成，能够更容易与主板集成在一起，同时具有高阻抗带宽，带内轴比带宽，高增益，方向图稳定，圆极化方向性好等特点，可以应用在毫米波5G移动通信等无线通信设备中。

技术领域

本实用新型涉及一种天线，尤其是一种毫米波端射圆极化天线及无线通信设备，属于无线通信技术领域。

背景技术

毫米波是指波长在1毫米到10毫米(频率在30GHz到300GHz)内的电磁波，利用毫米波进行通信传输具有很多优势，其中最突出的优点是频谱带宽极宽，即使考虑到大气的吸收问题，其带宽也可以达到微波及以下各波段带宽之和的5倍，极宽的带宽有效缓解了微波及以下波段的频段拥挤问题。同时由于毫米波的波长较短，这给实现小尺寸的天线带来了可能，这将能够进一步带动个人移动通信设备，或是可穿戴设备小型化的发展。同时毫米波还对沙尘和烟雾具有很强的穿透能力，使得信息能够更加稳定地传输；毫米波在水汽和降雨时衰减大，让它在点对点通信应用中有较好的保密性，毫米波的波束也较窄，这进一步防止了传输信息被截获的可能提高了通信保密性。贴片天线具有结构简单、容易加工、方向图稳定等特点，是天线研究的一个重要领域，但是传统贴片天线的阻抗带宽较窄(约5％)，限制了其应用。圆极化天线同样有着许多优势，它可以有效减少云雨的干扰，同时装配有圆极化天线的设备，即使当设备的姿态出现剧烈抖动或是滚动等，天线依然可以正常接收到信息，并且圆极化天线还可以避免法拉第旋转效应。就目前国内已经报道的情况，工作在40GHz-50GHz频段范围内的毫米波圆极化天线只有少数的几款，且大都带宽低，或是结构复杂。

据调查与了解，已经公开的现有技术如下：

2018年陈华糠等人在“中华人民共和国国家知识产权局”公开的题为“一种毫米波宽带圆极化微带天线”的实用新型专利中提出一种，在单层介质基板上印刷微带馈线、阻抗变换器、辐射贴片，并在金属地板上设有异形圆环缝隙，所构成的毫米波圆极化天线，该天线具有十分紧凑的结构，且剖面低。该天线的阻抗带宽在中心频率为27.398GHz下，其带宽比也达到了11.63％，但是在阻抗带宽内的轴比带宽只有2.027GHz，且最大增益为5.36dBi。

2018年，2019年Mohamed Mamdouh M.Ali等人在“IEEE TRANSACTIONS ONANTENNAS AND PROPAGATION”发表题为“Printed RGW Circularly PolarizedDifferential Feeding Antenna Array for 5G Communications”的文章中，提出了一款应用了差分馈电的圆极化天线阵列，阵列中的天线所用到的差分馈电功率分配器，是通过口径耦合在带内实现稳定的180°相位差。同时该天线由具有圆形极化器的矩形孔径构成，该极化器被差分馈电的末端开口贴片圆环所包围。整个天线由三层总厚度1.127mm的介质基板组成，实现了天线的低剖面和结构紧凑，其阻抗带宽比，在以30GHz为中心频率时，达到了15.6％，但是带内的轴比带宽只有3GHz左右。天线由辐射贴片层、功率分配器层、匹配层三层组成，并且构成馈电部分的功率分配器层和匹配层，其结构较为复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的不足之处，提供了一种毫米波端射圆极化天线，该天线与大多数天线都是由单层介质基板构成的2D平面结构相比，其T形结构形成了3D的立体结构，具有结构紧凑、剖面低、成本低的优点，且馈电单元仅由基片集成波导构成，能够更容易与主板集成在一起，同时具有高阻抗带宽，带内轴比带宽，高增益，方向图稳定，圆极化方向性好等特点，可以应用在毫米波5G移动通信等无线通信设备中。