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宽带毫米波端射天线的制作方法

发布时间：2025-12-14 00:40:17 丨 浏览次数：

　　本发明一般涉及通信领域，具体涉及微波通信领域，尤其涉及一种宽带毫米波端射天线。

　　1、随着5g通信系统的普及以及全球移动数据业务的增长，6ghz以下的通信频谱愈发拥挤，并且工作频率限制了通信速率，而5g毫米波频段能够规避频谱拥挤及提高通信速率，因此基于5g毫米波频段开发天线是高速率移动通信的重要研究领域。在毫米波频段，整体系统对集成度的要求较高，由于端射天线易于与系统共用金属地，满足毫米波系统的高集成要求，使得端射天线成为毫米波领域的一种重要天线。宽带毫米波端射天线g毫米波的多个工作频段，从而提高天线系统对不同地区、不同制式的兼容能力，因此具有重要的研究意义及工程价值。

　　2、目前大多数端射天线，例如对数周期天线、行波天线、螺旋天线等，存在非平面化结构、大尺寸导致的不可集成问题，或者大尺寸及窄波束导致的无法组阵扫描问题，均不是毫米波端射天线、当前以准八木天线作为实现毫米波宽带端射天线的重要选择，目前准八木天线的主要设计方法有如下几类：

　　4、第一类是传统准八木天线，由印刷在介质基板上的引向器、驱动器和金属反射地组成，并通过驱动器与反射地之间的四分之一波长实现前后向波在端射方向的叠加，实现一定带宽的端向辐射，但是天线、第二类是在传统准八木天线中添加馈电过渡结构、多级驱动器或螺旋超材料谐振器等引入额外谐振点，工作带宽得到一定的拓展，但此类天线具有较大的横向尺寸或者端向尺寸，导致不易满足组阵间距要求，或者存在窄波束导致的扫描阵扫描范围较窄问题；

　　6、第三类准八木天线通过领结型偶极子和弯折偶极子作为驱动器分别结合折叠条带或负磁导率结构等谐振型反射器实现，或者采用紧密放置的两个z形偶极子分别作为驱动器与谐振型反射器实现，相比于第二类方法通过牺牲一定的工作带宽减小了天线平面尺寸，并且带宽仍然宽于传统准八木天线，但是此类天线采用的垂直于天线平面馈电方式及谐振型反射器导致天线不易与系统共面，或者谐振型反射器面对系统地时失效，不符合毫米波频段的高集成要求；

　　7、第四类采用弯折单极子替代传统准八木天线的驱动器或采用短路枝节加载型条带谐振器耦合激励一对u型全波偶极子实现，此类设计具有宽带、紧凑、可集成等特点，但是由于电流的对称性受频率变化的影响较大，导致无法保证宽频带内辐射的对称性。

　　8、故现有的毫米波宽带端射天线对于宽带匹配、结构紧凑、平面可集成、宽频带内的方向图对称等方面无法全面兼顾。

　　1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种宽带毫米波端射天线、本发明实施例提供一种宽带毫米波端射天线，包括：介质基板、辐射结构和馈电结构，所述介质基板在其厚度方向上具有相对的第一表面和第二表面；3、所述辐射结构设置在所述第一表面上，所述辐射结构包括沿第一方向依次设置的金属短条带对、金属长条带、s形金属条带，所述金属短条带对包括两条在第二方向上间隔设置的金属短条带，所述金属短条带对与所述金属长条带在所述第一方向上间隔设置，所述金属短条带、所述金属长条带均沿所述第二方向延伸设置，所述s形金属条带的一端与所述金属长条带相连，所述第一方向、所述第二方向和所述介质基板的厚度方向两两互相垂直；

　　4、所述馈电结构包括第一金属地、第二金属地、中间带线和金属化过孔，所述第一金属地位于所述第一表面，所述第二金属地位于所述第二表面，所述第一金属地和所述第二金属地在所述介质基板的厚度方向上正对设置；所述第一金属地设有缝隙，所述中间带线设置在所述缝隙内；所述金属化过孔贯穿所述介质基板以连接所述第一金属地和所述第二金属地；

　　5、所述第一金属地位于所述金属长条带远离所述金属短条带的一侧，所述s形金属条带位于所述金属长条带和所述第一金属地之间，所述s形金属条带的另一端与所述中间带线、在一些示例中，所述介质基板呈矩形状，所述介质基板具有沿所述第一方向的第一对称轴；

　　7、两条所述金属短条带关于所述第一对称轴对称设置，所述金属长条带关于所述第一对称轴呈轴对称结构；

　　8、所述s形金属条带呈中心对称图形，所述s形金属条带的对称中心位于所述第一对称轴上。

　　9、在一些示例中，所述s形金属条带包括顺次相连的第一纵向条带、第一横向条带、第二纵向条带、第二横向条带和第三纵向条带，各纵向条带沿所述第一方向延伸，各横向条带沿所述第二方向延伸，所述第一纵向条带与所述金属长条带相连，所述第三纵向条带与所述中间带线相连；所述第二纵向条带关于所述第一对称轴呈轴对称结构。

　　10、在一些示例中，所述金属短条带的长度为0.2λ0～0.22λ0；和/或，

　　12、两条所述金属短条带在所述第二方向上的间距为0.015λ0～0.025λ0；和/或，

　　13、所述金属短条带对与所述金属长条带在所述第一方向上的间距为0.04λ0～0.06λ0；

　　16、在所述第二方向上，所述第一纵向条带较所述第三纵向条带靠近所述第一端、远离所述第二端；

　　17、所述第一纵向条带与所述金属长条带的相连处为第一接触点，所述第一接触点到所述第一端的距离占所述金属长条带的长度的0.25-0.35。

　　18、在一些示例中，所述第二横向条带与所述金属长条带在所述第一方向上的间距为0.01λ0～0.03λ0，λ0为中心频率对应的自由空间波长。

　　19、在一些示例中，第一横向条带的长度为0.13λ0～0.15λ0，λ0为中心频率对应的自由空间波长。

　　20、在一些示例中，所述缝隙呈矩形状，所述中间带线沿所述第一方向延伸设置且与所述第三纵向条带位于同一直线、在一些示例中，所述介质基板的材料为rogers ro4003c；所述辐射结构在所述第一方向上的长度为0.31λ0。

　　25、本发明实施例提供的宽带毫米波端射天线，利用s形金属条带、金属长条带、金属短条带对形成辐射结构，s形金属条带使得天线获得等效电感电容寄生谐振，配合金属短条带对的奇耦合全波谐振、金属长条带的半波长谐振，使得该毫米波端射天线具有较宽的毫米波工作带宽；第一金属地、第二金属地分别位于介质基板相对的两表面上，通过贯通介质基板的金属化过孔相连，中间带线位于第一金属地的缝隙内，使得天线具有平面可集成的特性；通过合理设置辐射结构中s形金属条带、金属长条带、金属短条带对的尺寸、结构特征，使得天线兼具结构紧凑、宽频带内的方向图对称等特性。