[实用新型]一种新型毫米波低剖面平面差分双螺旋天线

说明书

本实用新型公开了一种新型毫米波低剖面平面差分双螺旋天线，该双螺旋天线由三部分组成，第一部分为馈电结构，由位于同一介质板正底两面的带线实现差分馈电，且正底两面完全对称；第二部分为平面螺旋结构。螺旋的一端与带线相连，另一端轴向延伸。平面螺旋由印刷在介质板正、底两面的金属条带与金属化过孔交错相连而实现，且为双螺旋结构，螺旋的直径逐渐变大，介质板正底两面的结构呈180度旋转对称；第三部分为寄生结构，由金属化过孔和印刷在介质板正底两面的金属条带组成。寄生单元设置在螺旋的周围。本实用新型具有剖面低、带宽宽、圆极化增益较稳定、辐射方向性好，结构简单、易于加工等优点，在5G毫米波频段具有良好的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及5G毫米波天线技术领域，具体涉及一种新型毫米波低剖面平面差分双螺旋天线。

背景技术

随着无线通信技术的飞速发展，人们对通信质量要求也不断提高。由于微波频段的日益利用与发展，微波频段变得越来越拥挤，可分配使用的带宽也变得越来越窄。毫米波技术是近年来无线技术发展的重要方向，在军事、民用和工业领域具有非常重要的价值，得到学术界与产业界的广泛关注。特别是随着5G时代的到来，5G毫米波天线的研究与发展变得至关重要。

现代通信系统需要在复杂的环境和条件下实现稳定的通信,这对天线的稳定性和抗干扰性有很高的要求。圆极化天线具有很多独特性质,圆极化天线可以接收任意极化的电磁波从而避免极化损失,还可以抑制多径散射和多径干扰,同时可以避免产生法拉第旋转效应。由于独特优势,圆极化天线系统具有良好的可靠性和稳定性。圆极化天线的种类有很多，如交叉偶极子天线、微带天线、螺旋天线等。其中，螺旋天线具有良好的圆极化和带宽宽的优点。然而，传统的螺旋天线通常都是立体结构，但其不易安装和使用，特别是在毫米波频段对器件的高集成度的要求下，传统的螺旋天线的使用受限。

为了解决这一问题，“Z.Chen,…“Planar Helical Antenna of CircularPolarization,”in IEEE Transactions on Antennas and Propagation,vol.63,no.10,pp.4315-4323,Oct.2015.J.P.”提出了一种用印刷金属带与金属化过孔相连组成的平面螺旋结构，其水平方向的印刷条带提供水平极化，垂直方向的金属化过孔提供垂直极化，通过调节螺旋结构的尺寸与角度，使水平极化与垂直极化的幅度相等、相位相差90度，从而产生良好的圆极化辐射。随后，“Aqeel Hussain Naqvi,…“V-Band Planar Helical Antennausing TGSV Technology”,2018International Symposium on Antennas andPropagation(ISAP),2018.”、“Jin Huang,…“The low-profile end-fire antenna withcircular polarization at S band,”2017IEEE International Symposium on Antennasand PropagationUSNC/URSI National Radio Science Meeting,2017.”提出了应用于V频段和S频段的平面螺旋天线。“Zhenxin Hu…“Low-Profile Helical Quasi-YagiAntenna Array With Multibeams at the Endfire Direction,”IEEE Antennas andWireless Propagation Letters,vol:16,2017.”提出了一种端射多波束螺旋型准八木天线阵，该天线用平面法向模式的螺旋型准八木天线来实现定向辐射。“Qiaoyu Chen，…“APlanar Compact Helical Log-Periodic Array,”2018IEEE International Symposiumon Antennas and PropagationUSNC/URSI National Radio Science Meeting,2018”提出了一种螺旋对数周期阵列天线，该天线采用印刷的平面螺旋偶极子作为其天线单元，与传统的对数周期偶极子阵列相比，具有结构紧凑，易于制造的优点。然而，以上提出的平面螺旋天线均是单端的，当连接到差分的射频前端的时候，需要一个巴伦来实现单端信号到差分信号的转换，这就意味着会增大天线的尺寸和较高的损耗和成本。此外，以上提出的天线因为单螺旋结构的局限性，天线的辐射方向性差，方向图不对称且会出现偏移端射方向的情况。因此，本实用新型将提出一种差分的平面双螺旋天线，使之适用于5G毫米波频段，使毫米波天线在5G频段的应用更加丰富与灵活。