一种基于微同轴技术的Ka波段同轴共线天线

一种基于微同轴技术的ka波段同轴共线天线
技术领域
1.本发明属于天线结构设计领域，特别是涉及一种基于微同轴技术的ka波段同轴共线天线。


背景技术：

2.矩形微同轴是一种基于mems表面微机械加工工艺的3d射频传输技术，由于其独特的电磁波结构，使其具有超宽带、无色散、低损耗、高功率容量、高隔离度等特点，其电性能相比于传统传输结构(如微带、共面波导等)在毫米波宽带领域具有巨大优势，基于该技术的射频器件已成为射频领域mems发展的一个重要方向。
3.同轴共线天线最早由b.b.balsleyh和w.l.ecklund等人提出，它由交叉相接的同轴线段组成，每段长约为半个波长，其内导体于下一段的外导体交叉相接，从而使每段同轴线外导体外壁电流同相。同轴共线天线具有结构简单、加工方便、可选用材料丰富节省制作成本，性能稳定、馈电网络简单、增益高低易控制等优点，已经大量应用于uhf波段移动通信基站天线。
4.目前将微同轴应用于天线领域的研究工作尚少，公开号为cn113285217a 的中国发明专利申请公开了一种w波段微同轴天线，根据其说明书的记载，其在90-98ghz工作频带内满足大于7dbi的性能指标，反射系数低于10db，方向图3db波束角e面大于70
°
、h面大于85
°
，该发明存在增益指标较低，主波瓣不集中，频带单一等问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明旨在提出一种基于微同轴技术的ka波段同轴共线天线, 以解决增益指标低，主波瓣不集中，频带单一的问题。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于微同轴技术的ka波段同轴共线天线，所述天线包括多个方形微同轴线，若干个平行双线以及终端短路的方形贴片，相邻微同轴线通过平行双线相接，其中一条平行双线与微同轴线的内导体相接，另一条平行双线与相邻微同轴线的外导体相接，方形贴片设置在终端的微同轴线最外侧的端面上，其中一段微同轴线的内导体与相邻的微同轴线的外导体交叉相接。
7.更进一步的，所述微同轴线外导体的外壁上设有若干排工艺孔。
8.更进一步的，所述平行双线为正方形结构，平行双线边长与微同轴线内导体长度相等。
9.更进一步的，所述平行双线分别与相邻上下两节微同轴线外壁平滑连接。
10.更进一步的，所述工艺孔为贯穿孔。
11.更进一步的，一排工艺孔为四个，四个工艺孔以微同轴线中心点为圆心均布在微同轴线的四棱上。
12.更进一步的，所述终端短片的贴片与终端的微同轴线的外边长相等，终端短片的贴片完全平滑贴合在微同轴线上。
13.更进一步的，所述天线的始端采用探针的方式进行馈电和测试。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出将微同轴应用于同轴共线天线的设计中，在23.9ghz-24.9ghz及29.5ghz-30.5ghz两个频带，满足大于8dbi的性能指标，反射系数低于10db，h面方向图不圆度小于0.3db，实现全向高增益双频工作特性。
附图说明
15.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
16.图1为本发明所述的一种基于微同轴技术的ka波段同轴共线天线的立体结构示意图一；
17.图2为本发明所述的一种基于微同轴技术的ka波段同轴共线天线的部分结构示意图；
18.图3为本发明所述一种基于微同轴技术的ka波段同轴共线天线的立体结构示意图二；
19.图4为本发明的正视示意图；
20.图5为本发明的俯视示意图；
21.图6为本发明的正剖视示意图；
22.图7为本发明的左视示意图；
23.图8为本发明反射系数仿真结果图；
24.图9为本发明在频率24.4ghz时的各向三维辐射图；
25.图10为本发明在频率30ghz时的各向三维辐射图；
26.图11为本发明的e面主极化和交叉极化方向图在频率24.4ghz时的仿真结果图；
27.图12为本发明在h面主极化和交叉极化方向图在频率24.4ghz时的仿真结果图；
28.图13为本发明的e面主极化和交叉极化方向图在频率30ghz时的仿真结果图；
29.图14为本发明的h面主极化和交叉极化方向图在频率30ghz时的仿真结果图。
30.图中：1-微同轴线，2-工艺孔，3-平行双线。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
32.参见图1-14说明本实施方式，如图1-3所示，一种基于微同轴技术的ka 波段同轴共线天线，由八节方形微同轴线1、连接微同轴线1的七节方形平行双线3以及终端短路的方形贴片组成。
33.天线的结构尺寸如下：
34.表1-1微同轴coco天线尺寸表
[0035][0036]
进一步地，微同轴线1外导体的外壁上设有11个工艺孔2，孔的宽度为 0.1mm，孔间距为0.4mm，孔的长度为0.21mm，工艺孔2为贯穿孔，且相对于微同轴线1中心点中心对称，经过对不同结构的仿真，本发明所采用的结构参数，能够较好改善了天线的阻抗特性，实现了双频工作特性。
[0037]
进一步地，平行双线3为正方形结构，其边长与微同轴线1的内导体相等，长度为0.59mm，平行双线3分别与上下两节微同轴线1外壁平滑连接。
[0038]
进一步地，终端短路的贴片与终端微同轴线1的外边长相等，且完全平滑覆盖，厚度为0.1mm，使终端短路的贴片厚度在0.035mm-0.1mm之间，进而不影响本发明的天线性能。
[0039]
本发明是在半导体的晶圆片上进行生长，如si和gaas等半导体材料，采用光刻胶作为牺牲层，以光刻方式刻蚀出结构，在纵向逐层或渐变式生长，再经过抛光、浸泡、切割等多道工艺，实现对微同轴结构的微米级精度加工，这种加工方式相比于传统金属波导的方式，以本发明所在ka波段的wr28波导来对比，其体积为金属波导的约八十分之一，具有非常明显的小型化特点，且这种微同轴技术工艺，具备与前端其他射频器件和cmos芯片的兼容性，可以实现复杂的三维系统集成和一体化封装，本发明具备低副瓣，单馈电的优势，便于相控阵的集成，同时采用的工艺在同一晶圆上制作多个或多种射频器件，便于实现集约化批量生产，本发明将微同轴应用于同轴共线天线的设计中，在 23.9ghz-24.9ghz及29.5ghz-30.5ghz两个频带，满足大于8dbi的性能指标，反射系数低于10db，h面方向图不圆度小于0.3db，实现全向高增益双频工作特性。
[0040]
以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。