垂直極化天線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天線領(lǐng)域，具體涉及一種極化方向與電路板垂直的垂直極化天線。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)室內(nèi)通信，吸頂式小基站天線相對(duì)于傳統(tǒng)基站天線，具有體積小、不占用室內(nèi)地面空間、遠(yuǎn)離地面遮擋物、增大了基站與用戶群的距離、減少了潛在的輻射危害等優(yōu)點(diǎn)，是未來室內(nèi)小基站的發(fā)展方向。
[0003]基站天線一般采用統(tǒng)水平/垂直雙極化天線，對(duì)于垂直極化分量的產(chǎn)生，傳統(tǒng)做法是在水平放置的電路板上焊接一段垂直的圓柱或者圓錐狀金屬，等效為單極子天線，輻射電磁波，由于該方法需要在印刷電路板的基礎(chǔ)上額外焊接天線，工藝復(fù)雜，體積龐大，且外接天線容易產(chǎn)生形變，極大地影響了吸頂天線的小型化。
[0004]現(xiàn)有的基于基片集成波導(dǎo)技術(shù)相關(guān)天線主要有基片集成波導(dǎo)開槽天線和基片集成波導(dǎo)H面開口天線，前者主要通過在基片集成波導(dǎo)表面開槽，向與基片垂直的方向輻射電磁波，與本發(fā)明完全不同；后者是在標(biāo)準(zhǔn)基片集成波導(dǎo)的末端均勻擴(kuò)大基片集成波導(dǎo)寬度(基片所在平面同時(shí)也是磁場(chǎng)H所在平面，簡(jiǎn)稱H面)，最后向外輻射電磁波，整體結(jié)構(gòu)和理論與普通波導(dǎo)H面開口天線類似。
[0005]由于基片集成波導(dǎo)的高度(電場(chǎng)E所在面，即與基片垂直面，簡(jiǎn)稱為E面)為介質(zhì)基板厚度，往往只有幾毫米高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于普通波導(dǎo)尺寸，在與自由空間過渡時(shí)具有較大不連續(xù)性，同時(shí)造成阻抗失配，電磁波大量反射回基片集成波導(dǎo)內(nèi)部，極大的影響輻射效率。由于該高度亦遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)，電磁波容易產(chǎn)生繞射現(xiàn)象，產(chǎn)生大量后向輻射，影響天線的方向性。基片集成波導(dǎo)H面開口天線試圖通過H面過度結(jié)構(gòu)來補(bǔ)償E面不連續(xù)性帶來的反射，該方法極大的增加了天線的體積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種垂直極化天線，采用E面過度結(jié)構(gòu)提高天線E面方向性，同時(shí)通過在上下表面鋪設(shè)電磁帶隙結(jié)構(gòu)，在不擴(kuò)大天線尺寸的情況下，極大的抑制了后向輻射。
[0007]本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0008]一種垂直極化天線，包括3層介質(zhì)板，從上至下依次為第一層、第二層，第三層，每一層的右端都有一段從介質(zhì)板右邊界向左延伸的L區(qū)，所述整個(gè)第二層、第一層L區(qū)、第三層L區(qū)共同構(gòu)成L區(qū)高度大于L區(qū)左側(cè)高度的階梯狀基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，所述L區(qū)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，且滿足2L+Ag.(Θ1+Θ2)/23ι = Ag，其中λ 電磁波在所述階梯狀基片集成波導(dǎo)傳播的波長(zhǎng)，Θ:分別為電磁波在L區(qū)的左右兩端反射的相位變化；
[0009]所述第一層的L區(qū)上表面為連續(xù)的金屬層，所述第一層的L區(qū)左側(cè)是電磁帶隙結(jié)構(gòu)，所述L區(qū)上有兩排橫向金屬化通孔，所述兩排橫向金屬化通孔之間的左側(cè)區(qū)域設(shè)有一列縱向金屬化通孔；
[0010]所述第二層的L區(qū)左側(cè)的上下表面為連續(xù)的金屬層，第二層從左至右分布有兩排橫向金屬化通孔；
[0011]所述第三層的L區(qū)左側(cè)為電磁帶隙結(jié)構(gòu)，所述第三層的L區(qū)上有兩排橫向金屬化通孔，所述兩排橫向金屬化通孔之間的左側(cè)區(qū)域設(shè)有一列縱向金屬化通孔，所述L區(qū)的下表面為連續(xù)的金屬層。
[0012]作為優(yōu)選方式，所述第一層的電磁帶隙結(jié)構(gòu)包括第一層L區(qū)左側(cè)的部分及其上表面呈行列排列的金屬貼片，所述金屬貼片的中心設(shè)有金屬化通孔。
[0013]所謂金屬化通孔是指孔壁上用化學(xué)鍍和電鍍方法鍍上一層導(dǎo)電金屬的孔。
[0014]作為優(yōu)選方式，所述第三層的電磁帶隙結(jié)構(gòu)包括第三層L區(qū)左側(cè)的部分及其下表面呈行列排列的金屬貼片，所述金屬貼片的中心設(shè)有金屬化通孔。
[0015]作為優(yōu)選方式，所述金屬貼片為正方形。
[0016]作為優(yōu)選方式，所述各橫向金屬化通孔和縱向金屬化通孔的直徑都小于λ g/2，相鄰橫向金屬化通孔外徑間的橫向最小距離以及相鄰縱向金屬化通孔外徑間的縱向最小距離都小于各金屬化通孔的半徑。
[0017]本發(fā)明的工作原理如下:天線輻射腔體部分可以等效為矩形波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，如圖5所示，電磁波在波導(dǎo)中向右傳播，通過右側(cè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的階梯狀基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)后向外輻射。在波導(dǎo)輻射口處，即天線最右側(cè)，由于阻抗失配會(huì)帶來反射波K2，極大地影響天線效率，惡化天線駐波比，而反射波K2會(huì)在階梯過度面再次反射，產(chǎn)生反射波K3，通過調(diào)節(jié)L長(zhǎng)度，滿足2L+Ag.( Θ A Θ 2)/2 Ji = Ag，其中Ag波導(dǎo)波長(zhǎng)，Θ Θ 2分別為電磁波在L的左右兩端反射的相位變化，使K3與Kl同相疊加，極大地提高天線輻射效率和降低天線端口反射。如圖6所示沒有右側(cè)階梯過度段與加入一定長(zhǎng)度階梯過度端的端口反射系數(shù)對(duì)比圖，可以看到，通過階梯過度結(jié)構(gòu)，極大地降低了端口處反射，提高天線輻射效率。
[0018]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明含有階梯狀基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，通過在E面采用階梯過度技術(shù)，針對(duì)E面不連續(xù)性，直接對(duì)E面進(jìn)行過度，極大的改善了天線駐波，更加直接高效，同時(shí)亦只有幾毫米的尺寸變化。針對(duì)電磁波后向輻射和方向性，H面過度并不能有效解決問題，現(xiàn)有研究一般是通過在天線前端增加一些類似引向器結(jié)構(gòu)，以期提高方向性，此方法會(huì)進(jìn)一步增大天線尺寸。而本發(fā)明采用的E面過度結(jié)構(gòu)，可以提高天線E面方向性，同時(shí)通過在上下表面鋪設(shè)電磁帶隙結(jié)構(gòu)，在不擴(kuò)大天線尺寸的情況下，極大的抑制了后向輻射。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視圖。
[0020]圖2為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖3為本發(fā)明的三層介質(zhì)板的爆炸圖。
[0022]圖4為本發(fā)明中的階梯狀基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5為天線輻射部分等效圖。
[0024]圖6為端口反射系數(shù)圖。
[0025]圖7為無電磁帶隙結(jié)構(gòu)時(shí)天線E面方向圖。
[0026]圖8為無電磁帶隙結(jié)構(gòu)時(shí)天線H面方向圖。
[0027]圖9為引入電磁帶隙結(jié)構(gòu)時(shí)天線E面方向圖。
[0028]圖10為引入電磁帶隙結(jié)構(gòu)時(shí)天線H面方向圖。
[0029]I為第一層，2為第二層，3為第三層，41為第一層L區(qū)，42為第二層L區(qū)，43為第三層L區(qū)，5為階梯狀基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，6為金屬層，71為第一層的電磁帶隙結(jié)構(gòu)，73為第三層的電磁帶隙結(jié)構(gòu)，8為橫向金屬化通孔，9為縱向金屬化通孔，10為金屬貼片，11為金屬貼片中心的金屬化通孔。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
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