双极化操作的毫米波天线的制作方法

1.本发明涉及一种天线，特别涉及一种双极化操作的毫米波天线。


背景技术：

2.现有第五代移动通信（5g）主要概分为两个频率区段，其一为6ghz以下常称为sub 5g的应用，提供新应用频段与新的演算编码方式。其二，则为毫米波（millimeter wave）频段，提供庞大的数据流量与更高的信息响应能力。毫米波的操作频率较高，介质损耗较高，天线模块的制造精准度要求也较高，但是相比于sub 5g却是未来5g通信时代更重要的通信媒介。
3.随着5g通信时代和天线技术的不断发展未来的智能终端产品对天线的尺寸要求势必会越来越严苛，厂商之间的相互竞争也会更加激烈，天线尺寸的差异将会是一个非常关键因素，而对于客户而言，更小的天线设计，将可以让产品设计有更大的应用弹性和空间以提升产品的竞争力。


技术实现要素：

4.针对上述现有技术缺陷，本发明的任务在于提供一种双极化操作的毫米波天线，目的是减少天线提及提高馈入间的隔离度。
5.本发明技术方案如下：一种双极化操作的毫米波天线，包括：包括：多层基板，具有第一层、第二层、第三层与第四层；第一圆盘，在所述第一层，具有第一馈入端与第二馈入端，所述第一馈入端与所述第一圆盘的第一圆心的间距相同于所述第二馈入端与所述第一圆心的间距，所述第一馈入端与所述第二馈入端的夹角等于90度；第二圆盘，在所述第二层且位于所述第一圆盘的正下方，小于所述第一圆盘；第一圆弧，在所述第二层，以所述第二圆盘的第二圆心为圆心且半径大于所述第二圆盘的半径设置于所述第二圆盘之外，具有第一端与第二端；第二圆弧，在所述第二层，其圆心、半径与长度皆相同于所述第一圆弧，具有第一端与第二端，其中所述第一圆弧的所述第二端与所述第二圆弧的所述第二端彼此靠近；第三圆盘，在所述第三层，位于所述第二圆盘的正下方，大于所述第一圆盘，其中导体柱连接所述第一圆心、所述第二圆心与所述第三圆盘的第三圆心；接地面，在所述第四层；第一馈线，利用贯孔越过所述接地面与所述第三圆盘，且连接所述第一圆弧的所述第一端以连接所述第一馈入端；以及第二馈线，利用贯孔越过所述接地面与所述第三圆盘，且连接所述第二圆弧的所述第一端以连接所述第二馈入端。
6.进一步地，包括相同尺寸的第一导体框、第二导体框与第三导体框，所述第一导体
框设于所述第一层且围绕所述第一圆盘的四周，所述第二导体框设于所述第二层且围绕所述第二圆盘、所述第一圆弧与所述第二圆弧的四周，所述第三导体框设于所述第三圆盘的四周。
7.进一步地，所述双极化操作的毫米波天线操作于28ghz。
8.进一步地，所述第二圆盘、所述导体柱、所述第一圆弧与所述第二圆弧用以提高所述第一馈入端与所述第二馈入端的隔离度。
9.进一步地，所述第一圆盘的半径为61.5米尔、所述第二圆盘的半径为47.5米尔、所述第三圆盘的半径为101.5米尔，所述第一馈入端与所述第二馈入端距离所述第一圆盘的圆周7.8米尔，所述第一馈线与所述第二馈线所利用的贯孔直径为12米尔。
10.进一步地，所述第一层与所述第二层之间的基材为ro-4350b，所述第一层与所述第二层的距离为19.7米尔；所述第二层与所述第三层之间的基材为ro-4450f，所述第二层与所述第三层的距离为7.9米尔；所述第三层与所述第四层之间的基材为ro-4350b，所述第三层与所述第四层的距离为19.7米尔。
11.进一步地，所述第一层、所述第二层、所述第三层与所述第四层皆为铜，且厚度为1.4米尔。
12.进一步地，所述第三圆盘为寄生天线。
13.进一步地，所述第一圆弧与所述第二圆弧共同构成一个具有中间断开的3/4圆弧。
14.进一步地，所述第二圆盘的半径小于所述第一馈入端与所述第一圆心的间距。
15.本发明与现有技术相比的优点在于：本发明本利用耦合的第三圆盘，导通的第二圆盘与两个圆弧的叠构组成不但可以缩小天线面积，也能够提高其双馈入之间的隔离度，具有很高的产业应用价值。
附图说明
16.图1是本发明实施例提供的双极化操作的毫米波天线的叠构示意图。
17.图2是本发明实施例提供的双极化操作的毫米波天线的第一层结构的示意图。
18.图3是本发明实施例提供的双极化操作的毫米波天线的第二层结构的示意图。
19.图4是本发明实施例提供的双极化操作的毫米波天线的第三层结构的示意图。
20.图5是本发明实施例提供的双极化操作的毫米波天线的第四层结构的示意图。
21.图6是本发明实施例提供的双极化操作的毫米波天线的返回损失图。
22.图7是本发明实施例提供的双馈入的隔离度对于操作频率的变化图。
具体实施方式
23.下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
24.请参照图1至图5，本发明实施例提供一种双极化操作的毫米波天线，包括多层基板10、第一圆盘11、第二圆盘12、第一圆弧13、第二圆弧14、第三圆盘15、接地面16、第一馈线17以及第二馈线18。多层基板10具有第一层101、第二层102、第三层103与第四层104。图1中的叠构示意图在第二层102处是用于示意的图面，并非按比例绘制的剖面图，请参照实施例的文字说明并对照图2至图5的图面。第一圆盘11在第一层101，具有第一馈入端111与第二馈入端112，第一馈入端111与第一圆盘11的第一圆心c1的间距相同于第二馈入端112与第
一圆心c1的间距，第一馈入端111与第二馈入端112的夹角等于90度。第二圆盘12在第二层102且位于第一圆盘11的正下方，具有第二圆心c2，且（半径）小于第一圆盘11。第一圆弧13在第二层102，以第二圆心c2为圆心且半径大于第二圆盘12的半径设置于第二圆盘12之外，具有第一端131与第二端132。第二圆弧14在第二层102，其圆心、半径与长度皆相同于第一圆弧13，具有第一端141与第二端142，其中第一圆弧13的第二端132与第二圆弧14的第二端142彼此靠近。第三圆盘15在第三层103，位于第二圆盘12的正下方，且大于第一圆盘11。并且，一导体柱cl连接第一圆心c1、第二圆心c2与第三圆盘15的第三圆心c3，在图1中以一柱体表示贯穿连接三个圆盘的圆心的结构。接地面16在第四层104。第一馈线17利用贯孔越过（利用贯孔通过但不连接）接地面16与第三圆盘15，且连接第一圆弧13的第一端131以连接第一馈入端111。第二馈线18利用贯孔越过（利用贯孔通过但不连接）接地面16与第三圆盘15，且连接第二圆弧14的第一端141以连接第二馈入端112。上述圆盘与圆弧皆为导体，较佳为铜。上述的第一圆盘11为天线的主要辐射部分，而第三圆盘15为耦合天线。
25.利用贯孔的详细连接方式解释如下，第一馈线17利用贯孔通过且不连接接地面16与第三圆盘15，通过且连接第一圆弧13的第一端131以连接第一馈入端111。第二馈线18利用贯孔通过且不连接接地面16与第三圆盘15，通过且连接第二圆弧14的第一端141以连接第二馈入端112。利用贯孔通过且不连接的方式例如是接地面16与第三圆盘15在贯孔附近各自具有孔洞，所述孔洞的半径大于贯孔的半径。利用贯孔通过且连接的方式例如是第一圆弧13的第一端131（或第二圆弧14的第一端141）原本为平整不开孔，第一馈线17贯穿第一端131（或第二馈线18贯穿第一端141）时造成相同开孔半径的孔洞，以自然导通连接。
26.上述天线结构更包括相同尺寸的第一导体框19a、第二导体框19b与第三导体框19c，第一导体框19a设于第一层101且围绕第一圆盘11的四周，第二导体框设19b于第二层102且围绕第二圆盘12、第一圆弧13与第二圆弧14的四周，第三导体框19c设于第三圆盘15的四周。上述导体框是用于提升多层板结构压合的精密度，使制造过程中的天线制作尺寸与位置能更精准，在不明显增加生产成本的情况下，能够大幅提升天线量产化的良率。
27.本实施例的双极化操作的毫米波天线操作于28ghz。提供两个极化的工作模态的操作，第一个极化方向是平行于x轴，参考图2，此第一极化由第一馈入端111的信号所激发。第二个极化方向是平行于y轴，参考图2，此第二极化由第二馈入端112的信号所激发。28ghz的应用频段包括n257及n258频段，但本天线的可应用频段不限于此。为了达到n257及n258频段操作，较佳的天线尺寸如下：第一圆盘11的半径为61.5米尔（mils）、第二圆盘12的半径为47.5米尔、第三圆盘15的半径为101.5米尔，第一馈入端111与第二馈入端112距离第一圆盘11的圆周7.8米尔，第一馈线17与第二馈线18所利用的贯孔直径为12米尔。再者，较佳的，第一层101与第二层102之间的基材为ro-4350b，第一层101与第二层102的距离为19.7米尔；其中，第二层102与第三层103之间的基材为ro-4450f，第二层102与第三层103的距离为7.9米尔；其中，第三层103与104第四层之间的基材为ro-4350b，第三层103与第四层104的距离为19.7米尔。再者，较佳的，第一层101、第二层102、第三层103与第四层104皆为铜，且厚度为1.4米尔。在设计的所需频段，应用的频率的返回损失（return loss）达到10db以下，参考图6。并且，两馈入之间的隔离度（isolation）达到15db，参考图7。
28.第三圆盘15为寄生天线，主要用于耦合两个馈入的能量，提供更多的操作模态。为了提升两个馈入之间的隔离度，上述第二圆盘12、导体柱cl、第一圆弧13与第二圆弧14用以
提高第一馈入端111与第二馈入端112的隔离度。再者，上述的第一圆弧13与第二圆弧14共同构成一个具有中间断开的3/4圆弧。再者，由于第一圆弧13与第二圆弧14在第二圆盘12之外（也就是第一圆弧13与第二圆弧14的半径大于第二圆盘12的半径），且第一馈线17连接第一圆弧13，第二馈线18连接第二圆弧14，使得第二圆盘12的半径小于第一馈入端111与第一圆心c1的间距。也就是第二圆盘12的半径也小于第二馈入端112与第一圆心c1的间距。
29.综上所述，本发明实施例所提供的双极化操作的毫米波天线，利用耦合的第三圆盘，导通的第二圆盘与两个圆弧的叠构组成不但可以缩小天线面积，也能够提高其双馈入之间的隔离度，具有很高的产业应用价值。