CN213692344U

CN213692344U - 一种双脊喇叭天线

Info

Publication number: CN213692344U
Application number: CN202120043483.9U
Authority: CN
Inventors: 臧家伟; 王守源; 陈喆; 孟梦; 安少赓; 陈林; 房育良; 王雅娜; 张淙哲
Original assignee: China Academy of Information and Communications Technology CAICT
Current assignee: China Academy of Information and Communications Technology CAICT
Priority date: 2021-01-08
Filing date: 2021-01-08
Publication date: 2021-07-13
Anticipated expiration: 2031-01-08

Abstract

本实用新型公开了一种双脊喇叭天线。双脊喇叭天线包括基体和双脊波导结构；双脊波导结构嵌设于基体上；基体上设置有孔阵列；基体具体包括：介质基板、基板顶层覆铜板和基板底层覆铜板；基板顶层覆铜板设置于介质基板的顶面上；基板底层覆铜板设置于介质基板的底面上；双脊波导结构嵌设于介质基板中；孔阵列贯穿设置在介质基板、基板顶层覆铜板和基板底层覆铜板上。本实用新型提供的双脊喇叭天线，具有传输性能好、平面化和小型化的优点。

Description

一种双脊喇叭天线

技术领域

本实用新型涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种双脊喇叭天线。

背景技术

随着移动通信的发展，人类对射频器件小型化和集成化的要求越来越高。而喇叭天线具有辐射效率高和方向图对称等特点，在电磁兼容性检测、反射天线馈源、雷达探测和电子等领域均被广泛地应用，双脊喇叭天线是在传统喇叭天线的基础上增加两条金属脊结构，具有更宽的频率带宽，但是双脊喇叭天线普遍体积偏大，难以满足小型化和平面化的应用需求。因此，市场上亟需一种双脊喇叭天线，在保证其传输性能的同时，具有平面化和小型化的优点。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种双脊喇叭天线，具有传输性能好、平面化和小型化的优点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种双脊喇叭天线，包括：

基体和双脊波导结构；

所述双脊波导结构嵌设于所述基体上；所述基体上设置有孔阵列；

所述基体，具体包括：介质基板、基板顶层覆铜板和基板底层覆铜板；

所述基板顶层覆铜板设置于所述介质基板的顶面上；

所述基板底层覆铜板设置于所述介质基板的底面上；

所述双脊波导结构嵌设于所述介质基板中；

所述孔阵列贯穿设置在所述介质基板、所述基板顶层覆铜板和所述基板底层覆铜板上。

可选的，所述基板顶层覆铜板和所述基板底层覆铜板的大小和形状均相同。

可选的，所述双脊波导结构具体包括：

上脊、下脊和连接部；

所述上脊嵌设于所述基板顶层覆铜板中；所述上脊的顶面为平面，所述上脊的底面为曲面；

所述下脊嵌设于所述基板底层覆铜板中；所述下脊的顶面为曲面，所述下脊的底面为平面；

所述上脊与所述下脊通过所述连接部连接；所述上脊和所述下脊的厚度均由靠近所述连接部的一端向远离所述连接部的一端递减。

可选的，所述连接部具体包括：

同轴内导体、同轴外导体和匹配结构；

所述同轴外导体与所述上脊连接；

所述同轴内导体和所述下脊均与所述匹配结构连接；所述匹配结构设置于所述介质基板内；

所述同轴外导体设置在所述同轴内导体外。

可选的，所述匹配结构为球体结构。

可选的，所述孔阵列呈喇叭形排列。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提出了一种双脊喇叭天线，通过将双脊波导结构嵌设于基体内并在基体上设置孔阵列进行信号传输；在保证了传输性能的基础上，做到了喇叭天线的平面化和小型化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的俯视图；

图3为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的仰视图；

图4为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的侧剖图；

图5为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的驻波曲线图；

图6为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的在13GHz时E-面辐射方向图；

图7为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的在13GHz时H-面辐射方向图；

图8为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的在20GHz时E-面辐射方向图；

图9为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的在20GHz时H-面辐射方向图；

图10为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的增益曲线图。

附图说明：1-介质基板；2-基板顶层覆铜板；3-基板底层覆铜板；4-连接部；41-同轴外导体；42-同轴内导体；5-上脊；6-下脊；7-匹配结构。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例

图1为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的结构示意图，图2为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的俯视图，图3为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的仰视图，图4为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的侧剖图；如图1-4所示，本实用新型提供了一种双脊喇叭天线，包括基体和双脊波导结构；双脊波导结构嵌设于基体上；基体上设置有孔阵列。

基体具体包括介质基板1、基板顶层覆铜板2和基板底层覆铜板3；基板顶层覆铜板2设置于介质基板1的顶面上；基板底层覆铜板3设置于介质基板1的底面上；双脊波导结构嵌设于介质基板1中；孔阵列贯穿设置在介质基板1、基板顶层覆铜板2和基板底层覆铜板3上。图3-4中，D1为介质基板的长度，W1为介质基板的宽度，h为介质基板的厚度。

其中，基板顶层覆铜板2和基板底层覆铜板3的大小和形状均相同，所述基板顶层覆铜板2和所述基板底层覆铜板3对称设置于所述介质基板1的顶面和底面上。以基板底层覆铜板3为例，基板底层覆铜板3包括第一部和第二部，第一部为矩形，第一部为半椭圆形。图3中，W2为基板底层覆铜板中第一部的长度，D2为基板底层覆铜板中第一部的宽度，B为基板底层覆铜板中第二部的半长轴，A为基板底层覆铜板中第二部的短轴。

双脊波导结构具体包括上脊5、下脊6和连接部4。上脊5嵌设于基板顶层覆铜板2中；上脊5的顶面为平面，上脊5的底面为曲面。下脊6嵌设于基板底层覆铜板3中；下脊6的顶面为曲面，下脊6的底面为平面；上脊5与下脊6通过连接部4连接；上脊5和下脊6的厚度均由靠近连接部4的一端向远离连接部4的一端递减。图3中，L为上脊或下脊的长度,W3为上脊或下脊的宽度。

具体的，上脊5的曲线函数为：

式中，z₁为上脊的曲线，g为上脊与下脊的最短距离，h为介质基板的厚度，L₁为上脊的长度，t为变量，t∈(0,L)。

下脊6的曲线函数为：

式中，z₂为下脊的曲线，g为上脊与下脊的最短距离，h为介质基板的厚度，L₂为上脊的长度，t为变量，t∈(0,L)。

连接部4具体包括同轴内导体42、同轴外导体41和匹配结构7；同轴外导体41与上脊5连接；同轴内导体42和下脊6均与匹配结构7连接；匹配结构7设置于介质基板1内；同轴外导体41设置在同轴内导体42外。匹配结构7为球体结构。

孔阵列呈喇叭形排列。图3中标注的8-11分别为孔阵列中的第一金属化通孔组、第二金属化通孔组、第三金属化通孔组、第四金属化通孔组。其中,8-10均为直线通孔组，第一金属化通孔组8与第二金属化通孔组9的夹角为θ₁，第一金属化通孔组与上脊或下脊的最短距离为D3；11为渐变通孔组。第四金属化通孔组与第三金属化通孔组的初始夹角为θ₂，每5个金属化通孔进行一次角度变换，渐变角为Δθ。

具体的，本实用新型提供双脊喇叭天线的工作频率为7GHz-25GHz，相对带宽为112.5％。采用的介质基板的材质型号为F4B，其介电常数为2.65，介质基板参数为D1＝60mm、W1＝51mm、h＝6mm，基板顶层覆铜板和基板底层覆铜板形状相同，均由矩形与半椭圆形组成，基板顶层覆铜板和基板底层覆铜板的参数如下：D2＝27.4mm，W2＝36mm，A＝30mm，B＝25.5mm。

同轴接头选用毫米波频段专用接头，特征阻抗为50欧姆；匹配结构为球形体，其直径为1.6mm；上脊和下脊的参数为L＝34mm，W3＝4mm，g＝1mm，D3＝3.4mm，上脊曲线为z＝0.5e^0.0527t，其中t的取值范围为0到34。下脊曲线为z＝-0.5e^0.0527t，其中t的取值范围为0到34。孔阵列的参数如下：m＝0.75mm，s＝0.9mm，θ1＝300，θ2＝200，Δθ＝50。

图5为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的驻波曲线图，其中驻波的单位为dB，如图5所示，本实用新型提供双脊喇叭天线信号传输的频率范围在7GHz到25GHz内，匹配良好，驻波低。图6为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的在13GHz时E-面辐射方向图，图7为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的在13GHz时H-面辐射方向图，如图6-7所示，双脊喇叭天线的信号传输为方向性波束，方向性波束的前后比优于10dB。图8为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的在20GHz时E-面辐射方向图，图9为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的在20GHz时H-面辐射方向图；如图7-9所示，双脊喇叭天线传输信号为20GHz时具有更明显的方向性波束，方向性波束的前后比优于13dB，主波束平坦，未见凹陷，性能良好。图10为本实用新型实施例中双脊喇叭天线的增益曲线图，如图10所示，双脊喇叭天线的增益在工作频带内波动增加，天线增益范围为3dB-11dB，可见本实用新型提供的双脊喇叭天线，具备宽频带、方向性波束高和辐射方向稳定的特性。此外，本实用新型提供的双脊喇叭天线，还具有平面化、体积小、重量轻、小型化和便于安装的优势，在实际工程应用中前景广泛。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种双脊喇叭天线，其特征在于，所述双脊喇叭天线，包括：

基体和双脊波导结构；

所述基板顶层覆铜板设置于所述介质基板的顶面上；

所述基板底层覆铜板设置于所述介质基板的底面上；

所述双脊波导结构嵌设于所述介质基板中；

2.根据权利要求1所述的双脊喇叭天线，其特征在于，所述基板顶层覆铜板和所述基板底层覆铜板的大小和形状均相同。

3.根据权利要求2所述的双脊喇叭天线，其特征在于，所述双脊波导结构具体包括：

上脊、下脊和连接部；

4.根据权利要求3所述的双脊喇叭天线，其特征在于，所述连接部具体包括：

同轴内导体、同轴外导体和匹配结构；

所述同轴外导体与所述上脊连接；

所述同轴外导体设置在所述同轴内导体外。

5.根据权利要求4所述的双脊喇叭天线，其特征在于，所述匹配结构为球体结构。

6.根据权利要求1所述的双脊喇叭天线，其特征在于，所述孔阵列呈喇叭形排列。