[发明专利]一种基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵

说明书

本发明公开了一种基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵，包括:一分二等幅同相功分器、多路反相功分器、等效TE_12,0模波导以及天线阵前端，上金属板和下金属板，周期金属柱，其中二等幅同相功分器、多路反相功分器、等效TE_12,0模波导和天线阵前端依次通过串联的方式连接，通过上金属板与下金属板连为一体，上金属板和下金属板外围通过周期金属柱进行连接。本发明提高了基板厚度，提高天线整体结构的机械强度，减小加工误差带来的影响；构建了一种具有更灵活、快速且高稳定性的功分网络方案；设计简便，加工成本低，安装便利，且易于集成，有良好的通用性，通过调整尺寸结构便可设计在不同工作频段内，易于推广应用。

技术领域

本发明属于天线技术领域，尤其涉及一种基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵。

背景技术

天线阵列技术作为天线提高增益、实现复杂功能的重要手段，已经被应用到日常生活、军事领域、科学探索等多个领域中。在过去的十几年中，无线设备越来越密集，天线的工作频率也不断提升，5G通信技术已将部分频段提高到了毫米波频段，从而获得更大的通信带宽。然而，随着频率的提高，天线尺寸也相应的缩小，这大大增加了天线组阵的难度，主要表现为：(1)基板厚度过薄，影响天线的机械强度；(2)有限的加工精度，大大增加了高频天线阵列的加工误差；(3)复杂的功分网络和天线结构自身的结构复杂性，使得天线性能容易受到各种误差的影响。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵,以解决基板厚度薄，加工精度低，天线性能容易受到各种误差影响的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

一种基于周期性加载金属柱的毫米波天线阵，包括:一分二等幅同相功分器、多路反相功分器、等效TE_12,0模波导以及天线阵前端，上金属板和下金属板，周期金属柱，其中二等幅同相功分器、多路反相功分器、等效TE_12,0模波导和天线阵前端依次通过串联的方式连接，都通过上金属板与下金属板连为一体，上金属板和下金属板外围通过周期金属柱进行连接；

所述一分二等幅同相功分器包括连接上金属板和下金属板的周期金属圆柱，周期金属圆柱的一端接触上金属板，另一端接触下金属板；

所述多路反相功分器包括尺寸相同的两个TE₂₀模反相功分器，分别沿着天线阵的横向平行排列，其中TE₂₀模反相功分器包括两排尺寸相同的第一金属加载和两排尺寸渐变的第二金属加载，第一金属加载与第二金属加载沿着天线阵的纵向平行排列；

所述等效TE_12,0模波导包括尺寸相同的四个TE₃₀模波导，分别沿着天线阵的横向平行排列，其中TE₃₀模波导包括两排尺寸相同的第三金属加载、两排尺寸渐变的第四金属加载、一排尺寸相同的第五金属加载和一排尺寸渐变的第六金属加载，所述第三金属加载和两排尺寸渐变的第四金属加载沿着天线阵的纵向平行排列；所述第五金属加载和两排尺寸渐变的第六金属加载沿着天线阵的纵向平行排列；所述第三金属加载和第五金属加载之间沿着天线阵的横向，具有相同的间距；所述第三金属加载和第五金属加载之间沿着天线阵的横向，具有相同的间距；

所述天线阵前端包括多个互为镜像的第一天线单元和第二天线单元，沿着天线阵横向间隔排列，其中第一天线单元和第二天线单元分别由上金属板和下金属板中的同尺寸直角三角形结构组成。

进一步的，所述串联连接的方式是：

一分二等幅同相功分器的输出端与多路反相功分器的输入端连接；

多路反相功分器的输出端与等效TE_12,0模波导的输入端连接；

等效TE_12,0模波导的输出端与天线阵前端的输入端连接。