[发明专利]一种基于SIGW的5G毫米波天线

说明书

本发明公开了一种基于SIGW的5G毫米波天线，包括上层介质板、中层介质板和下层介质板，上层介质板的上表面覆盖有第一覆铜层，第一覆铜层上设置有矩形的辐射窗口，上层介质板的下表面上附着有50Ω微带线、λ/4阻抗转换器和矩形金属贴片，50Ω微带线用于接入外部射频信号，50Ω微带线与λ/4阻抗转换器连接，λ/4阻抗转换器和矩形金属贴片，λ/4阻抗转换器用于对50Ω微带线与矩形金属贴片进行阻抗匹配，下层介质板上设置有上下贯穿的多个圆孔，每个圆孔的周围设置有与其同轴的环形金属贴片，下层介质基板、多个圆孔及多个圆孔周围设置的环形金属贴片形成电磁场带隙结构，下层介质基板的下表面整体裸露在外；优点是结构简单，成本较低，具有低剖面，且阻抗带宽较大。

技术领域

本发明涉及一种5G毫米波天线，尤其是涉及一种基于SIGW的5G毫米波天线。

背景技术

天线是无线电波的出口和入口，是5G等无线通信系统必不可少的重要设备。超大带宽、超高速率和超低时延的特点使5G无线通信系统迫切需要大宽带和高增益的天线。高频毫米波是5G无线通信系统发展的必须趋势。然而，传统的矩形波导、微带线、带状线在毫米波段损耗较大，限制了其在高频频段的应用。

基片集成波导(SIW)结合了传统矩形波导、微带线和带状线的优点，较好地解决了以上问题。然而，随着频率的增高，其性能也会下降。且SIW的传输模式是TE模，不便与TEM或准TEM传输线集成，会产生转换损耗。间隙波导(GW)传输准TEM模，转换损耗小，然而其气隙高度不能实现在整个电路中的恒定不变，会导致未知的性能下降。

2016年，基片集成间隙波导(SIGW)技术被提出。基片集成间隙波导(SIGW)技术在兼有SIW和GW优点的同时，有效地弥补了两者的不足。但是，当前在5G毫米波天线的应用中，采用基片集成间隙波导结构实现的天线还比较少，而已有的基于SIGW的5G毫米波天线不但结构复杂，成本高，剖面较高，且相对带宽低于42％，带宽不够大,无法满足5G通信系统超宽带的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单，成本较低，具有低剖面，且阻抗带宽较大的基于SIGW的5G毫米波天线。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于SIGW的5G毫米波天线，包括按照从上到下顺序层叠的上层介质板、中层介质板和下层介质板，所述的上层介质板、所述的中层介质板和所述的下层介质板固定连接，所述的上层介质板的上表面覆盖有第一覆铜层，所述的第一覆铜层上设置有矩形的辐射窗口，所述的上层介质板的上表面在所述的矩形窗口处暴露出来，所述的上层介质板的下表面上附着有50Ω微带线、λ/4阻抗转换器和矩形金属贴片，λ＝c/f₀，其中f₀为所述的5G毫米波天线的中心频率，c为自由空间的光速(3×10⁸m/s)，所述的50Ω微带线用于接入外部射频信号，所述的50Ω微带线与所述的λ/4阻抗转换器连接，所述的λ/4阻抗转换器和所述的矩形金属贴片，所述的λ/4阻抗转换器用于对所述的50Ω微带线与所述的矩形金属贴片进行阻抗匹配，所述的下层介质板上设置有上下贯穿的多个圆孔，多个所述的圆孔按照n行m列方式分布，n为大于等于5且小于等于9的整数，m为大于等于3且小于等于10的整数，相邻两行圆孔的中心间隔相等且该间距记为P，P＝2.2mm，相邻两列圆孔的中心间隔相等且该间距等于P，每个所述的圆孔的周围设置有与其同轴的环形金属贴片，所述的环形金属贴片的内径等于所述的圆孔的直径，将所述的环形金属贴片的外径记为Dc，圆孔直径记为D，Dc和D存在以下关系：0﹤Dc-D﹤0.7mm，所述的下层介质基板、多个所述的圆孔及多个所述的圆孔周围设置的环形金属贴片形成EGB结构(电磁场带隙结构)，所述的下层介质基板的下表面整体裸露在外。

所述的上层介质板、所述的中层介质板以及所述的下层介质板均采用TLY-5PCB基板制作，所述的上层介质板的厚度为0.762mm，所述的中层介质板的厚度为0.254mm，所述的下层介质板的厚度为0.762mm。