[发明专利]毫米波天线及毫米波天线阵列

说明书

本申请实施例提供了一种毫米波天线及毫米波天线阵列。毫米波天线包括依次层叠设置的天线单元层、第一馈电网络层和第二馈电网络层；天线单元层包括多个用于将电磁波辐射至自由空间的辐射元件；第一馈电网络层配置为将接收来自于第二馈电网络层的电磁波，并将电磁波耦合至天线单元层；第二馈电网络层的内部形成有用于使电磁波通过的谐振腔，第二馈电网络层的靠近第一馈电网络层的表面上设置有第一缝隙天线元件，第一缝隙天线元件用于将通过谐振腔的电磁波耦合至第一馈电网络层，第二馈电网络层的背离第一馈电网络层的表面上设置有共面波导输入端，第一缝隙天线元件设置在谐振腔的一端，共面波导输入端设置在谐振腔的另一端。

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，特别涉及一种毫米波天线及毫米波天线阵列。

背景技术

随着无线通信技术的高速发展，无线电频谱的低端频率已趋于饱和，而毫米波具有丰富的频谱资源和高载波频率，故而，毫米波可以为未来的高速无线通信提供空前的机遇。目前，关于毫米天线阵列的研究已经得到科研人员和研发工程师的广泛关注。毫米波天线要求宽带和高增益性能，以实现高速数据传输，低时延和高可靠性。

在现有的毫米波天线系统中，天线和滤波器是分开设计的，两者通过匹配网络进行连接，这使得毫米波天线系统的尺寸较大。而随着集成电路的迅速发展，电子设备的尺寸越做越小，留给天线的布置空间也越来越小，故而，对天线提出了小型化的设计要求。因此，如何实现毫米波天线系统的小型化是亟需解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种毫米波天线及毫米波天线阵列，在具备滤波功能的同时可以实现毫米波天线系统的小型化设计，以适应电子设备尺寸越来越小的发展趋势。

本申请的第一方面提供了一种毫米波天线，包括依次层叠设置的天线单元层、第一馈电网络层和第二馈电网络层；所述天线单元层包括多个用于将电磁波辐射至自由空间的辐射元件；所述第一馈电网络层配置为将接收来自于所述第二馈电网络层的电磁波，并将所述电磁波耦合至所述天线单元层；所述第二馈电网络层的内部形成有用于使电磁波通过的谐振腔，所述第二馈电网络层的靠近所述第一馈电网络层的表面上设置有第一缝隙天线元件，所述第一缝隙天线元件用于将通过所述谐振腔的电磁波耦合至所述第一馈电网络层，所述第二馈电网络层的背离所述第一馈电网络层的表面上设置有共面波导输入端，所述第一缝隙天线元件设置在所述谐振腔的一端，所述共面波导输入端设置在所述谐振腔的另一端。

根据本申请实施例的毫米波天线，包括层叠设置的天线单元层、第一馈电网络层和第二馈电网络层。毫米波天线在工作时，外部的输入波通过共面波导输入端进入谐振腔，转化为沿谐振腔传播的电磁波，电磁波到达谐振腔的另一端后，通过第一缝隙天线元件耦合至第一馈电网络层，之后再由第一馈电网络层耦合至天线单元层，最终通过天线单元层上的辐射元件辐射至自由空间。在上述过程中，电磁波在沿谐振腔传播的过程中能够得到滤波处理，也就是说，通过对谐振腔的形状、尺寸等参数进行预先设定，能够使谐振腔具有滤除电磁波中的干扰信号的作用。由此可见，本申请实施例的毫米波天线将天线功能和滤波功能集成在了一起，相比于现有技术中的天线功能和滤波功能分开设置的方式，更能够满足天线系统的小型化设计要求。即，本申请实施例的毫米波天线既具备了滤波功能，又有利于实现小型化设计，因此，更加适应电子设备尺寸越来越小的发展趋势。

另外，根据本申请实施例的毫米波天线，还可具有如下附加的技术特征：

在本申请的一些实施例中，所述第二馈电网络层包括依次层叠设置的第一金属层、第一介质基板和第二金属层，所述第一金属层设置于所述第一介质基板的靠近所述第一馈电网络层的一侧，所述第二金属层设置于所述第一介质基板的背离所述第一馈电网络层的一侧，所述第一缝隙天线元件设置在所述第一金属层上，所述共面波导输入端设置在所述第二金属层上。

在本申请的一些实施例中，所述第二馈电网络层还包括金属化通孔阵列，所述金属化通孔阵列贯穿所述第一介质基板且与所述第一金属层和第二金属层共同围成谐振腔。