[发明专利]毫米波小型化圆极化反射阵天线

说明书

本发明公开了一种毫米波小型化圆极化反射阵天线，涉及通信用天线技术领域。所述天线包括若干个天线单元，所述天线单元单元包括介质层，所述介质层的上表面形成有第一金属层，所述介质层的下表面形成有第二金属层，所述第一金属层与所述第二金属层之间通过位于介质板内的金属化通孔进行互联；所述第一金属层包括十字扇形电偶极子结构，所述十字扇形电偶极子结构包括四个呈圆周设置的扇形电偶极子贴片，每个所述电偶极子贴片的端部形成有一个鱼骨形贴片结构。所述天线损耗低、体积小、能够实现360°相位全覆盖。

技术领域

本发明涉及通信用天线技术领域，尤其涉及一种毫米波小型化圆极化反射阵天线。

背景技术

反射阵列天线作为空间馈电天线家族的典型代表，在过去的几十年里受到了广泛的研究关注和广泛的探索。空间馈电天线不再需要与相控阵相关的复杂馈电网络，这一事实使得反射阵列的设计和实现变得更加容易且耗时更少。此外，印刷电路板技术的使用和微带定相元件的发明使得所设计的反射阵列天线具有更好的成本效益且易于制造。基于这些优点，反射阵列天线具有广阔的研究价值与应用价值。

圆极化天线可用于实现极化分集以及防止由于两个线极化发射和接收天线之间可能的未对准而导致的信号损失。反射阵列天线产生远场圆极化辐射的方法可分为两大类。第一种方法采用可变尺寸单元或具有可变长度延迟线的单元来调整反射圆极化波的相位。另一种方法为单元旋转方法，因其相对简单成为设计圆极化反射阵列的最实用方法。微细加工技术的发展，极大的减小了无线通信系统中各种元器件的尺寸，但是天线尺寸的小型化仍然富有挑战性。常见的无线通信标准如Wi-Fi、WiMAX等频率范围常在700MHz到6GHz之间，常规的天线尺寸为二分之一波长，因此在这些通信标准中较低频段工作的天线尺寸会相对较大。此外，天线的小型化可以为厂商有效地降低生产原料成本。由此可见，小型化天线的研究对于无线通信的发展具有十分重要的意义。

当前，随着6GHz以下频段的微波频谱资源愈发紧缺，在全球范围内，30GHz到300GHz范围内的毫米波频谱资源越来越引起人们的重视。毫米波频段内含有的丰富频谱资源，不仅可以有效地解决当前无线通信系统中频谱资源紧张的问题，而且还可以使得超高速率的无线通信技术成为可能。而针对实际的应用场景，具有宽频带特性、圆极化特性和小型化特性的毫米波阵列天线设计正不断成为亟需解决的研究难点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种损耗低、体积小、能够实现360°相位全覆盖的毫米波小型化圆极化反射阵天线。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种毫米波小型化圆极化反射阵天线，其特征在于：包括若干个天线单元，所述天线单元单元包括介质层，所述介质层的上表面形成有第一金属层，所述介质层的下表面形成有第二金属层，所述第一金属层与所述第二金属层之间通过位于介质板内的金属化通孔进行互联；所述第一金属层包括十字扇形电偶极子结构，所述十字扇形电偶极子结构包括四个呈圆周设置的扇形电偶极子贴片，每个所述电偶极子贴片的端部形成有一个鱼骨形贴片结构，所述鱼骨形贴片结构包括一个第一金属条以及若干个第二金属条，所述第一金属条的一端与对应的扇形电偶极子贴片的内侧端部连接，所述第一金属条的另一端与第一金属层圆心的方形贴片连接，所述第二金属条的长度从外到内逐渐减小，并与所述第一金属条垂直连接。

优选的，所述十字扇形电偶极子结构通过刻蚀工艺形成。

进一步的技术方案在于：所述扇形电偶极子贴片为呈非对称的十字设置。

进一步的技术方案在于：在十字扇形电偶极子结构的x方向与y方向臂长上分别刻蚀对方形槽，构造鱼骨形结构，进而改变电偶极子结构表面上电流路径，实现小型化。

进一步的技术方案在于：在十字扇形电偶极子结构圆心处加入方形贴片，用于减少相互耦合的变化，并在单元旋转时保持稳定的单元性能。

进一步的技术方案在于：所述金属孔是4组圆柱形金属连接杆，连接着第一层金属片和第二层金属片，用于提高反射幅度并扩大反射阵列单元相移范围。