一種高增益端射毫米波天線的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及天線技術領域，具體涉及一種高增益端射毫米波天線。
【背景技術】
[0002]無線個人局域網(WPAN)是一種采用無線連接的個人局域網。它被用在手機、計算機、附屬設備以及小范圍內的數(shù)字設備之間進行通訊，目前已經非常成熟的技術包括藍牙、WiF1、ZigBee、WiMax等。WPAN所覆蓋的范圍一般在半徑10米以內、必須于許可的頻段，它具有價格便宜、機體小、易操作和功耗低等特點。
[0003]但是近年來，人們對短距離無線寬帶多媒體高速傳輸?shù)男枨笕找嬖龈?，傳統(tǒng)的WPAN技術面臨嚴峻考驗，亟待需要超高速的無線通信技術。為解決此問題，各個國家，如美國、日本、歐洲、澳大利亞、加拿大、韓國等紛紛制定并發(fā)布了自己的毫米波通信技術標準IEEE802.llad，其主要集中于60GHz頻段。中國同時也發(fā)布了自己的毫米波通信技術標準IEEE802.llaj，包括40.5-47GHz和59_64GHz兩個頻段。毫米波通信技術由其寬頻譜，通信速率可達lGb/s以上，相對于傳統(tǒng)wif1、藍牙技術處于絕對優(yōu)勢，是未來無線移動通信技術發(fā)展的關鍵技術。
[0004]天線作為無線通信系統(tǒng)的關鍵部件之一，歷來是人們研宄的熱點。目前對于毫米波頻帶單天線(區(qū)別于陣列天線)研宄報道比較多，但是普遍存在增益不高等缺點，對于高增益天線的研宄也集中于采用陣列天線的方式實現(xiàn)，天線采用陣列方式增加了饋電系統(tǒng)的復雜度，增加了許多不確定性。因此采用毫米波頻段高增益單天線，可以大大減小電路設計的復雜度，減小無線設備的尺寸，增加信號的傳輸距離。因此，如何提高毫米波頻帶單天線的增益是一個亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種高增益的端射毫米波天線。
[0006]本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是:該高增益端射毫米波天線，包括介質基板、兩條饋線、輻射單元，兩條饋線分別設置在介質基板的上表面和下表面且上下對應，饋線包括漸變雙線與非漸變微帶線，漸變雙線的寬度逐漸變小，非漸變微帶線的寬度相同，所述輻射單元包括第一輻射貼片與第二輻射貼片，第一輻射貼片設置在介質基板的下表面，第二輻射貼片設置在介質基板的上表面，第一輻射貼片與第二輻射貼片的結構相同且關于饋線的軸線對稱設置，第一輻射貼片設置在位于介質基板下表面的漸變雙線末端，第二輻射貼片設置在位于介質基板上表面的漸變雙線末端，所述第一輻射貼片包括一個等腰梯形貼片和一個半圓形貼片，等腰梯形貼片的的小徑端與位于介質基板下表面的漸變雙線末端相連，等腰梯形貼片的大徑端與半圓形貼片的直邊連接成一個整體，所述介質基板的上表面設置有反射枝節(jié)、多個“II”形諧振單元與多個反射單元，反射枝節(jié)設置在饋線靠近輻射單元的位置，所述反射枝節(jié)包括第一矩形枝節(jié)與第二矩形枝節(jié)，所述第一矩形枝節(jié)與第二矩形枝節(jié)的結構相同且以饋線為軸線對稱的設置在饋線兩側，多個“II”形諧振單元依次設置在饋線的延長線上，多個反射單元排列形成一條拋物線，所述反射枝節(jié)、輻射單元、多個“II”形諧振單元均位于拋物線內凹的一側。
[0007]進一步的是，所述“II”形諧振單元包括第一矩形貼片、第二矩形貼片、第三矩形貼片、第四矩形貼片、第五矩形貼片、第六矩形貼片，第一矩形貼片、第二矩形貼片、第三矩形貼片、第四矩形貼片依次首尾相連組成一個矩形，所述第一矩形貼片的長度方向與饋線互相垂直，所述第五矩形貼片、第六矩形貼片設置在第一矩形貼片與第三矩形貼片之間，第五矩形貼片的兩端分別與第一矩形貼片、第三矩形貼片相連接，第六矩形貼片的兩端分別與第一矩形貼片、第三矩形貼片相連接，第五矩形貼片、第六矩形貼片均與第二矩形貼片互相平行，所述第二矩形貼片與第四矩形貼片上均設置有開口。
[0008]進一步的是，所述反射單元包括四個結構相同的反射貼片，所述反射貼片包括一個直角梯形貼片和一個條形貼片，所述條形貼片與直角梯形貼片的大徑端相連，四個直角梯形貼片的小徑端互相連接在一起形成反射單元的中心點，所述四個反射貼片圍繞反射單元的中心點均布設置。
[0009]進一步的是，所述微帶線為50Ω微帶線。
[0010]進一步的是，所述第一矩形枝節(jié)和與其相鄰的等腰梯形貼片的側邊互相平行。
[0011]本發(fā)明的有益效果:該端射毫米波天線采用微帶線轉換漸變雙線饋線結構饋電給輻射單元進行輻射，微帶線是用于測試和與常規(guī)微波電路系統(tǒng)中50Ω阻抗相匹配，漸變雙線是用于微帶線到輻射貼片的阻抗匹配，多個反射單元排列形成一條拋物線可以起到反射電磁波提高天線增益、抑制副瓣的作用，其工作原理類似于拋物面天線的原理，反射枝節(jié)用于彌補多個反射單元組成的拋物線陣列在中心饋線處的缺口，具有抑制后瓣和提高增益的作用，“ 11 ”形諧振單元依次設置在微帶饋線的延長線上，S卩位于端射方向，具有聚焦波束和提高增益的作用，反射單元、反射枝節(jié)、“II”形諧振單元改變了偶極天線的輻射方向圖，使原本應該呈“8”字形輻射的偶極天線變成端向輻射天線，提高了天線增益，由第一輻射貼片與第二輻射貼片組成的輻射單元本身具有很寬的帶寬(遠遠大于7GHz)，但是由于反射單元和“II”形諧振單元具有一定工作帶寬，于是減小了整個天線的工作帶寬，使得最終天線具有7-SGHz的帶寬，能夠滿足毫米波頻段通信的需求，另外，該端射毫米波天線可以采用目前最成熟PCB板材工藝進行加工，單層PCB加工，天線結構形式緊湊，尺寸較小，易于集成，可以直接集成到毫米波無線收發(fā)設備當中，天線增益較高，可以增加毫米波無線信號的傳輸距離。天線整體結構形式簡單，結構對稱緊湊，保證了其輻射性能的穩(wěn)定性，結果證明，天線具有7-8GHz的工作帶寬，最大增益大于10dB，天線福射方向圖呈端向福射，且方向圖穩(wěn)定，能夠應用在毫米波無線通信技術IEEE802.1laj和IEEE802.1lad協(xié)議相關設備中。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明端射毫米波天線的結構示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明端射毫米波天線的輻射單元結構示意圖；
[0014]圖3是本發(fā)明端射毫米波天線的“II”形諧振單元結構示意圖；
[0015]圖4是本發(fā)明端射毫米波天線的反射單元結構示意圖；
[0016]圖5是本發(fā)明端射毫米波天線的幾何尺寸示意圖；
[0017]圖6為本發(fā)明端射毫米波天線的輻射單元幾何尺寸示意圖；
[0018]圖7為本發(fā)明端射毫米波天線的“II”形諧振單元幾何尺寸示意圖；
[0019]圖8為本發(fā)明端射毫米波天線的反射單元幾何尺寸示意圖；
[0020]圖9為端射毫米波天線的輸入Sll參數(shù)圖；
[0021]圖10為端射毫米波天線60GHz時XY平面輻射方向圖；
[0022]圖11為端射毫米波天線60GHz時YZ平面輻射方向圖；
[0023]圖12為端射毫米波天線60GHz時3D輻射方向圖；
[0024]圖13為端射毫米波天線的增益圖；
[0025]圖14為端射毫米波天線的輻射效率圖；
[0026]圖中標記說明:介質基板1、饋線2、漸變雙線21、非漸變微帶線22、輻射單元3、第一輻射貼片31、等腰梯形貼片311、半圓形貼片312、第二輻射貼片32、反射枝節(jié)4、第一矩形枝節(jié)41、第二矩形枝節(jié)42、“11”形諧振單元5、第一矩形貼片51、第二矩形貼片52、第三矩形貼片53、第四矩形貼片54、第五矩形貼片55、第六矩形貼片56、開口 57、反射單元6、反射貼片61、直角梯形貼片611、條形貼片612。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0028]如圖1至4所述，該端射毫米波天線，包括介質基板1、兩條饋線2、輻射單元3，其特征在于:兩條饋線2分別設置在介質基板I的上表面和下表面且上下對應，饋線2包括漸變雙線21與非漸變微帶線22，漸變雙線21的寬度逐漸變小，非漸變微帶線22的寬度相同，所述輻射單元3包括第一輻射貼片31與第二輻射貼片32，第一輻射貼片31設置在介質基板I的下表面，第二輻射貼片32設置在介質基板I的上表面，第一輻射貼片31與第二輻射貼片32的結構相同且關于饋線2的軸線對稱設置，第一輻射貼片31設置在位于介質基板I下表面的漸變雙線21末端，第二輻射貼片32設置在位于介質基板I上表面的漸變雙線21末端，所述第一輻射貼片31包括一個等腰梯形貼片311和一個半圓形貼片312，等腰梯形貼片311的小徑端與位于介質基板I下表面的漸變雙線21末端相連，等腰梯形貼片311的大徑端與半圓形貼片312的直邊連接成一個整體，所述介質基板I的上表面設置有反射枝節(jié)4、多個“II”形諧振單元5與多個反射單元6，反射枝節(jié)4設置在饋線2靠近輻射單元3的位置，所述反射枝節(jié)4包括第一矩形枝節(jié)41與第二矩形枝節(jié)42，所述第一矩形枝節(jié)41與第二矩形枝節(jié)42的結構相同且以饋線2為軸線對稱的設置在饋線2兩側，多個“II”形諧振單元5依次設置在饋線2的延長線上，多個反射單元6排列形成一條拋物線，所述反射枝節(jié)4、輻射單元3、多個“II”形諧振單元5均位于拋物線內凹的一側。該端射毫米波天線采用饋線2饋電給輻射單元3進行輻射，饋線2包括漸變雙線21與非漸變微帶線22，非漸變微帶線22是用于測試和與常規(guī)微波電路系統(tǒng)中50 Ω阻抗相匹配，漸變雙線21是用于微帶線到輻射單元3的阻抗匹配，多個反射單元6排列形成一條拋物線可以起到反射電磁波提高天線增益、抑制副瓣的作用，其工作原理類似于拋物面天線的原理，反射枝節(jié)4用于彌補多個反射單元6組成的拋物線陣列在中心饋線處的缺口，具有抑制后瓣和提高增益的作用，“II”形諧振單元5依次設置在微帶饋線2的延長線上，即位于端射方向，具有聚焦波束和提高增益的作用，反射單元6、反射枝節(jié)4、“Π”形諧振單元5改變了偶極天線的輻射方向圖，使原本應該呈“8”字形輻射的偶極天線變成端向輻射，提高了天線增益，由第一輻射貼片31與第二輻射貼片32組成的輻射單元3本身具