一种毫米波超宽带宽波束磁电偶极子天线单元及天线

本发明提供了一种毫米波超宽带宽波束磁电偶极子天线单元及天线，主要应用于毫米波ka波段附近通信频段，属于射频前端器件领域。

背景技术：

1、基于磁电偶极子天线辐射理论而拓展构建的天线，因其超宽带、高增益、低背辐射、低交叉辐射等特性，在微波通信及无线电导航、无线电遥控等领域具有重要研究价值。磁电偶极子天线相关的研究在2006年开始飞速进展和受到广泛关注，得益于陆贵文教授团队数十年在该领域的努力和探索，目前磁电偶极子天线在蓝牙频段、毫米波60ghz频段都具备多种优质模型，基本覆盖双极化、圆极化、宽波束、可重构等技术特点。其中在毫米波通信频段上建立的磁电偶极子模型，具备宽阻抗带宽、宽轴比带宽、低交叉辐射等优质特性，同时宽波束特性可以覆盖更广的空间范围，是非常值得研究和关注的领域。但由于宽波束特性本身与磁电偶极子辐射特性并无特殊关联，且磁电偶极子天线结构较为固定，其修改灵活性较差，所以在该领域，即将二者结合起来制作一款天线，并不容易，相关方向论文也较为罕见。

2、由于磁电偶极子天线的物理结构的灵活性较差，要在上述结构上增加宽波束辐射特性并不是一件容易的事，需要进行大量的探索和测试，找到一种普遍适用各频段的磁电偶极子改造宽波束结构。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的问题，本发明设计是基于磁电偶极子“互补源”辐射原理搭建的超宽带毫米波宽波束天线。其优点包括优异的超宽带性能，在ka波段附近频段内达到超过54％阻抗带宽的性能，以及h面的波束宽度在频段内维持在112度到135度范围内，在保持上述性能优势下，还具备在工作频段内的高增益性能。该发明将成为毫米波ka波段通信天线的理想选型。

2、本发明采用以下技术方案实现上述技术效果的：

3、基于磁电偶极子辐射的宽波束毫米波超宽带天线单元，包括辐射体和馈电模块；

4、所述辐射体包含有两个位于同一平面且对称设置的矩形贴片；两个矩形贴片的远离侧均与对应的斜置贴片连接；

5、所述馈电模块为t型结构，且其位于所述平面内；其中一矩形贴片的内侧设有圆形缝隙,所述t型结构的中间枝节末端位于圆形缝隙中，且与矩形贴片无接触；

6、所述t型结构的中间枝节末端通过金属通孔i穿过地板，接入馈电层；所述矩形贴片通过金属通孔ii与底板连接。

7、进一步的，所述矩形贴片和与其连接的斜置贴片之间的夹角大于90°。

8、进一步的，所述金属通孔i与地板无接触。

9、进一步的，所述金属通孔i和金属通孔ii均垂直于所述平面。

10、进一步的，所述t型结构的末端为圆形贴片；圆形贴片和圆形缝隙相对应。

11、进一步的，所述t型结构位于两矩形贴片之间。

12、基于磁电偶极子辐射的宽波束毫米波超宽带天线，包括多个上述的基于磁电偶极子辐射的宽波束毫米波超宽带天线单元。

13、本发明与现有技术相比所取得的有益效果为：

14、a)毫米波30ghz频段实现，为磁电偶极子天线拓展了ka波段的应用，是ka波段通信的理想选型。

15、b)性能优势明显，实现了超过54％的阻抗带宽，，以及h面的波束宽度在频段内维持在112度到135度范围内，在保持上述性能优势下，还具备在工作频段内的高增益性能。

16、c)提出的新型磁电偶极子改造结构易于推广延伸，具有频率的普遍适用性，在低频端适用该结构，同样能达到显著的宽波束效果。

技术特征：

1.基于磁电偶极子辐射的宽波束毫米波超宽带天线单元，其特征在于：包括辐射体和馈电模块；

2.根据权利要求1所述的基于磁电偶极子辐射的宽波束毫米波超宽带天线单元，其特征在于：所述矩形贴片和与其连接的斜置贴片(5)之间的夹角大于90°。

3.根据权利要求1所述的基于磁电偶极子辐射的宽波束毫米波超宽带天线单元，其特征在于：所述金属通孔i与地板无接触。

4.根据权利要求1所述的基于磁电偶极子辐射的宽波束毫米波超宽带天线单元，其特征在于：所述金属通孔i和金属通孔ii均垂直于所述平面。

5.根据权利要求1所述的基于磁电偶极子辐射的宽波束毫米波超宽带天线单元，其特征在于：所述t型结构的末端为圆形贴片；圆形贴片和圆形缝隙相对应。

6.根据权利要求1所述的基于磁电偶极子辐射的宽波束毫米波超宽带天线单元，其特征在于：所述t型结构位于两矩形贴片之间。

7.基于磁电偶极子辐射的宽波束毫米波超宽带天线，其特征在于，包括多个如权利要求1至6任意一项所述的基于磁电偶极子辐射的宽波束毫米波超宽带天线单元。

技术总结本发明公开了一种毫米波超宽带宽波束磁电偶极子天线单元及天线，属于射频前端器件领域；其天线单元包括辐射体和馈电模块；辐射体包含有两个位于同一平面且对称设置的矩形贴片；两个矩形贴片的远离侧均与对应的斜置贴片连接；馈电模块为T型结构，且其位于所述平面内；其中一矩形贴片的内侧设有圆形缝隙,T型结构的中间枝节末端位于圆形缝隙中，且与矩形贴片无接触；T型结构的中间枝节末端通过金属通孔I穿过地板，接入馈电层；所述矩形贴片通过金属通孔II与底板连接。本发明在Ka波段附近频段内达到超过54％阻抗带宽的性能，以及H面的波束宽度在频段内维持在112度到135度范围内，还具备在工作频段内的高增益性能。技术研发人员：黄建明,鲍瑞瑞,张乃柏,崔岩松,宋瑞良,杨光耀,邓琨,李依桐,殷光强,李晓瑜受保护的技术使用者：北京邮电大学技术研发日：技术公布日：2024/8/20