本發(fā)明涉及天線，尤其涉及一種基于高阻硅襯底的220ghz片上高增益串饋圓極化微凸天線。

背景技術(shù)：

1、目前，在各種毫米波天線結(jié)構(gòu)中，微帶陣列天線由于其制造成本低、重量輕、剖面薄等吸引人的優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。為了彌補(bǔ)微帶天線的高損耗特性，毫米波微帶天線使用了盡可能多的輻射單元從而組成天線陣列。組成天線陣列的方式通常由串聯(lián)饋電、并聯(lián)饋電荷串并聯(lián)饋電陣列。相比于并聯(lián)饋電陣列，串饋陣列更有利于縮短饋線長(zhǎng)度，且擁有更簡(jiǎn)單的饋電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和更低的交叉極化。

2、圓極化天線是一種特殊極化的天線。極化是描述電磁波振動(dòng)方向的屬性，可以是水平、垂直的線極化，也可以是左旋或右旋的圓極化。在無(wú)線通信中，信號(hào)的極化方向?qū)τ谛盘?hào)的傳輸和接收至關(guān)重要。圓極化天線由于具有抗多徑干擾能力強(qiáng)、對(duì)去極化不敏感、不受"法拉第旋轉(zhuǎn)"效應(yīng)影響等優(yōu)點(diǎn)，在移動(dòng)和衛(wèi)星通信等無(wú)線通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。圓極化波也可以使發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的方向更加靈活，提供更穩(wěn)定的輻射性能。

3、微凸天線是一種基于標(biāo)準(zhǔn)片上工藝提出的一種提升片上天線輻射效率以及天線增益的新型天線。微凸焊球結(jié)構(gòu)放置在原有的平面天線上，在原先的輻射模式的基礎(chǔ)上，微凸焊球上的電流將激發(fā)出新的電流模式，兩種模式疊加，提升了等效的天線高度，減小了鏡向電流導(dǎo)致，使得標(biāo)準(zhǔn)片上工藝天線的輻射效率和增益同時(shí)得到性能優(yōu)化。

4、根據(jù)微帶線串饋的行波相位變化特點(diǎn)，通過(guò)設(shè)計(jì)平面微帶天線合理的激勵(lì)位置，在饋線相距1/4波長(zhǎng)處依次激發(fā)各個(gè)貼片單元，通過(guò)這種順序饋電的方法可以激勵(lì)起圓極化輻射。通過(guò)微凸結(jié)構(gòu)和多個(gè)單元組成串饋陣列可以進(jìn)一步提升天線的輻射性能和輻射效率。目前尚未有基于標(biāo)準(zhǔn)片上工藝的微凸圓極化天線被報(bào)導(dǎo)。

5、已有技術(shù)存在的缺陷：

6、1.標(biāo)準(zhǔn)片上工藝加工天線由于損耗大，導(dǎo)致天線增益與天線輻射效率低；

7、2.傳統(tǒng)的片上圓極化天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難；

8、3.尚未有圓極化的微凸天線結(jié)構(gòu)被報(bào)導(dǎo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于高阻硅襯底的220ghz片上高增益串饋圓極化微凸天線，包括由上到下依次垂直設(shè)置的上層金屬層、pi層、下層金屬層、設(shè)有高阻硅襯底的介質(zhì)板，所述上層金屬層上表面設(shè)有多個(gè)所述天線單元、一條微帶線，每個(gè)所述天線單元各包括四個(gè)圓形貼片，每個(gè)所述圓形貼片上方設(shè)有微凸結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述圓形貼片分別連接一個(gè)矩形條，多個(gè)所述天線單元通過(guò)串聯(lián)饋電的方式疊加組成天線陣列，每個(gè)所述圓形貼片通過(guò)對(duì)應(yīng)連接的所述矩形條與所述微帶線相接觸，所述上層金屬層一側(cè)設(shè)有饋電端口，饋電端口與微帶線連接，電磁能量沿著所述微帶線按照行波的特點(diǎn)進(jìn)行能量傳輸，每個(gè)所述矩形條輕微接觸所述微帶線，從而為所述圓形貼片耦合激勵(lì)能量。

2、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，每?jī)蓚€(gè)相鄰所述天線單元之間間距為兩個(gè)λe。

3、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，每個(gè)所述圓形貼片半徑長(zhǎng)度為1/4λe。

4、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，每相鄰兩個(gè)矩形條之間間距為1/4λe。

5、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微帶線寬度為30um。

6、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，每個(gè)所述天線單元的其中兩個(gè)所述圓形貼片及與該圓形貼片連接的所述矩形條設(shè)于所述微帶線上方，每個(gè)所述天線單元的另兩個(gè)所述圓形貼片及與該圓形貼片連接的所述矩形條設(shè)于所述微帶線下方。

7、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，每個(gè)所述矩形條大小相同。

8、作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述天線單元為八個(gè)。

9、本發(fā)明的有益效果是：1.本發(fā)明的220ghz片上高增益串饋圓極化微凸天線的損耗小，天線增益與天線輻射效率高；2.本發(fā)明的220ghz片上高增益串饋圓極化微凸天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造簡(jiǎn)易。

技術(shù)特征：

1.一種基于高阻硅襯底的220ghz片上高增益串饋圓極化微凸天線，其特征在于：包括由上到下依次垂直設(shè)置的上層金屬層(1)、pi層(2)、下層金屬層(9)、設(shè)有高阻硅襯底的介質(zhì)板(3)，所述上層金屬層(1)上表面設(shè)有多個(gè)所述天線單元、一條微帶線(4)，每個(gè)所述天線單元各包括四個(gè)圓形貼片(5)，每個(gè)所述圓形貼片(5)上方設(shè)有微凸結(jié)構(gòu)(8)，每個(gè)所述圓形貼片(5)分別連接一個(gè)矩形條(6)，多個(gè)所述天線單元通過(guò)串聯(lián)饋電的方式疊加組成天線陣列，每個(gè)所述圓形貼片(5)通過(guò)對(duì)應(yīng)連接的所述矩形條(6)與所述微帶線(4)相接觸，所述上層金屬層(1)一側(cè)設(shè)有饋電端口(7)，所述饋電端口(7)與所述微帶線(4)連接，電磁能量沿著所述微帶線(4)按照行波的特點(diǎn)進(jìn)行能量傳輸，每個(gè)所述矩形條(6)接觸所述微帶線(4)，從而為所述圓形貼片(5)耦合激勵(lì)能量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的220ghz片上高增益串饋圓極化微凸天線，其特征在于：每?jī)蓚€(gè)相鄰所述天線單元之間間距為兩個(gè)λe。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的220ghz片上高增益串饋圓極化微凸天線，其特征在于：每個(gè)所述圓形貼片(5)半徑長(zhǎng)度為1/4λe。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的220ghz片上高增益串饋圓極化微凸天線，其特征在于：每相鄰兩個(gè)矩形條(6)之間間距為1/4λe。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的220ghz片上高增益串饋圓極化微凸天線，其特征在于：所述微帶線(4)寬度為30um。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的220ghz片上高增益串饋圓極化微凸天線，其特征在于：所述饋電端口(7)設(shè)置為適合片上天線測(cè)試的gsg結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的220ghz片上高增益串饋圓極化微凸天線，其特征在于：每個(gè)所述天線單元的其中兩個(gè)所述圓形貼片(5)及與該圓形貼片(5)連接的所述矩形條(6)設(shè)于所述微帶線(4)上方，每個(gè)所述天線單元的另兩個(gè)所述圓形貼片(5)及與該圓形貼片(5)連接的所述矩形條(6)設(shè)于所述微帶線(4)下方。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的220ghz片上高增益串饋圓極化微凸天線，其特征在于：每個(gè)所述矩形條(6)大小相同。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的220ghz片上高增益串饋圓極化微凸天線，其特征在于：所述天線單元為八個(gè)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于高阻硅襯底的220GHz片上高增益串饋圓極化微凸天線，包括由下到下依次垂直設(shè)置的上層金屬層、PI層、下層金屬層、設(shè)有高阻硅襯底的介質(zhì)板，上層金屬層上表面設(shè)有多個(gè)天線單元、一條微帶線，每個(gè)天線單元各包括四個(gè)圓形貼片，每個(gè)圓形貼片上方設(shè)有微凸結(jié)構(gòu)，每個(gè)圓形貼片分別連接一個(gè)矩形條，多個(gè)天線單元通過(guò)串聯(lián)饋電的方式疊加組成天線陣列，每個(gè)圓形貼片通過(guò)對(duì)應(yīng)連接的矩形條與微帶線相接觸，上層金屬層一側(cè)設(shè)有饋電端口。本發(fā)明的有益效果是：1.本發(fā)明的220GHz片上高增益串饋圓極化微凸天線的損耗小，天線增益與天線輻射效率高；2.本發(fā)明的220GHz片上高增益串饋圓極化微凸天線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造簡(jiǎn)易。

技術(shù)研發(fā)人員：陳梓浩,趙康良,徐一泓,王同,王凱旭
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）（哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳科技創(chuàng)新研究院）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26