[实用新型]一种新型毫米波低剖面高增益差分喇叭天线

说明书

本实用新型公开了一种新型毫米波低剖面高增益差分喇叭天线，该天线为H面喇叭天线，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，馈电结构正底两面完全对称；第二部分为喇叭结构，由金属化过孔和介质板的正底金属表面构成，喇叭臂呈类“L”形，由分别位于带线两侧金属化过孔向介质板左右两侧90度展开而实现，两喇叭臂关于带线对称；第三部分为引向器结构，属于寄生结构，均匀地设置在喇叭口径的前方，每排引向器有奇数个，且关于中间的一个引向器呈对称分布。本实用新型具有尺寸小、剖面低、带宽宽、频带内增益高且稳定、辐射方向性好，且结构简单、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高增益差分喇叭天线。

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。

喇叭天线作为一种常见的微波天线，因其具有结构简单、频带宽、方向性好、功率容量高等优势而被广泛应用。基片集成波导技术是指在介质基板两侧开规则的金属过孔来模拟常规波导的磁壁，因此基片集成波导在具有常规波导的大部分传输特性的同时还具有结构尺寸小、易于集成等优势。为了满足端射辐射的应用要求，基片集成波导H面喇叭天线得到广泛的应用。然而，当介质板厚度远小于自由空间波长时，这种天线的性能将大大减弱，特别是当介质板厚度小于λ₀/6(λ₀为自由空间内一个波长)时，天线的口径和空气之间的失配会导致不必要的辐射和不良匹配。

为了解决这一问题，“Hao Wang,…,“Dielectric Loaded Substrate IntegratedWaveguide(SIW)-Plane Horn Antennas”,IEEE Transactions on Antennas andPropagation,vol.58,no.3,March 2010”提出了一种在基片集成波导H面喇叭天线的口径出添加同种材料的介质透镜来改善喇叭口径与自由空间的匹配。但当介质板厚度小于λ₀/6时，此种方法无明显效果。“Yun Zhao,…“Wideband and Low-Profile H-Plane RidgedSIW Horn Antenna Mounted on a Large Conducting Plane”,IEEE Transactions onAntennas and Propagation,vol.62,no.11,November 2014.”提出了一种安装于一个大的导电平面上宽带低剖面加脊H面喇叭天线，该天线实现了93％的阻抗带宽和较高的峰值增益，然而该天线由于馈电部分采用加脊结构而导致加工复杂，不易大量生产和制造。“Jingxue Wang,…“Wideband Dipole Array Loaded Substrate Integrated H-PlaneHorn Antenna for Millimeter Waves”,IEEE Transactions on Antennas andPropagation,vol.65,no.10,October 2017.”“Hojjat Jamshidi-Zarmehri…,“Designand Development of High-Gain SIW H-Plane Horn Antenna Loaded With Waveguide,Dipole Array,and Reflector Nails Using ThinSubstrate”,IEEE Transactions onAntennas and Propagation,vol.67,no.4,APRIL 2019.”在喇叭口径处介质板的正底两面各叠加一层同种介质板，从而有效地改善天线的匹配特性和辐射特性，但同时也增加了天线的剖面高度。

综上所述，现有天线结构技术问题总结如下：