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    • 专利摘要:
    本公开提供了一种差分馈电网络，用于产生具有180度相位差的两路输出信号，包括平行双线、公共金属边界和屏蔽部，三者共同形成共边界屏蔽双线结构：公共金属边界位于平行双线之间，屏蔽部与公共金属边界相连以形成两个屏蔽腔，平行双线分别位于两个屏蔽腔内。本公开还提供了一种天线，包括双极化辐射单元和该差分馈电网络。本公开的差分馈电网络通过共边界屏蔽双线结构实现了TEM波的模式转换，能够在较宽的频段实现稳定而不受干扰的两路具有180度相位差的信号，通过本公开的差分馈电网络，能够拓展天线的工作带宽，有效降低辐射的交叉极化，改善天线方向图的对称性和稳定性。
    公开号:CN214336921U
    申请号:CN202120333496.XU
    申请日:2021-02-05
    公开日:2021-10-01
    发明作者:漆一宏；迟礼东；于伟；沈鹏辉
    申请人:GENERAL TEST SYSTEMS Inc；
    IPC主号:H01Q1-50
    专利说明:
    [n0001] 本实用新型涉及通信技术领域，尤其涉及一种差分馈电网络和一种天线。
    [n0002] 天线的馈电网络是天线中的重要部件之一，在无线通信射频电路中，采用差分馈电技术对天线馈电已经成为一种常见的馈电方式。差分馈电采用两个馈电端口，向其分别输入两路大小相等、相位相差180度的差模信号作为激励信号。差分馈电对天线实现低交叉极化和差模波束起着关键的作用。随着天线技术的发展，对天线的应用提出了越来越高的宽带需求。差分馈电的关键技术之一在于其是否能在较宽的频带内保持差分端口的传输信号反相。
    [n0003] 本公开描述了一种差分馈电网络和一种天线。
    [n0004] 根据本公开的实施例的第一方面，提供一种差分馈电网络，用于产生具有180度相位差的两路输出信号，包括平行双线、公共金属边界和屏蔽部，三者共同形成共边界屏蔽双线结构：公共金属边界位于平行双线之间，屏蔽部与公共金属边界相连以形成两个屏蔽腔，平行双线分别位于两个屏蔽腔内。
    [n0005] 根据差分馈电网络的一个实施例，屏蔽部包括金属屏蔽层和金属连接部，金属连接部用于连接金属屏蔽层与公共金属边界。
    [n0006] 根据差分馈电网络的一个实施例，平行双线先转换为过渡结构，再转换为共边界屏蔽双线结构。
    [n0007] 根据差分馈电网络的一个实施例，过渡结构为屏蔽双线结构，屏蔽双线结构由平行双线和屏蔽部形成，其中，屏蔽部形成屏蔽腔，平行双线位于屏蔽腔内。
    [n0008] 根据差分馈电网络的一个实施例，过渡结构为共边界双微带结构，共边界双微带结构由平行双线和公共金属边界形成，其中，公共金属边界位于平行双线之间。
    [n0009] 根据差分馈电网络的一个实施例，平行双线由微带线转换而来。
    [n0010] 根据差分馈电网络的一个实施例，差分馈电网络设置在PCB板上，PCB板包括多个金属层，其中，平行双线分别设置在两个金属层，公共金属边界设置在平行双线之间的金属层，金属屏蔽层设置在平行双线外侧的两个金属层，金属连接部贯穿于金属屏蔽层和公共金属边界。
    [n0011] 根据本公开的实施例的第二方面，提供一种天线，包括：双极化辐射单元，用于向空间辐射或从空间接收电磁波；以及前述差分馈电网络，用于对双极化辐射单元进行差分馈电。
    [n0012] 本公开的差分馈电技术通过共边界屏蔽双线结构实现了TEM波的模式转换，能够在较宽的频段实现稳定而不受干扰的两路具有180度相位差的信号，使用本公开的差分馈电网络，能够拓展天线的工作带宽，有效降低辐射的交叉极化，改善天线方向图的对称性和稳定性。
    [n0013] 图1是本公开根据一个实施例示出的差分馈电网络的结构示意图。
    [n0014] 图2是本公开根据一个实施例示出的差分馈电网络周围的电场示意图。
    [n0015] 图3是本公开根据一个实施例示出的差分馈电网络周围的电场仿真图。
    [n0016] 图4是本公开根据一个实施例示出的差分馈电网络的结构示意图。
    [n0017] 图5是本公开根据一个实施例示出的差分馈电网络的结构示意图。
    [n0018] 以下参照附图描述本公开的实施例。应当理解，附图不是必须为等比例的。描述的实施例是示例性的，而非旨在限制本公开，可以以相同方式或类似方式与实施例的特征组合或替代这些特征。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
    [n0019] 在无线通信射频电路中，采用差分馈电技术对天线馈电已经成为一种常见的馈电方式。差分馈电采用两个馈电端口，向其分别输入两路大小相等、相位相差180度的差模信号作为激励信号。差分馈电对天线实现低交叉极化以及差模波束起着关键的作用。随着天线技术的发展，对天线的应用提出了越来越高的宽带需求。相关技术中，目前5G NR需要覆盖700MHz-5GHz频带。此外，近期的LTE新拓展了400MHz的频段，Wi-Fi双频需要2.4GHz以及5GHz频段。为了满足宽频带的应用场景，对差分馈电在较宽的频带内保持稳定的差分端口的传输信号反相提出了要求。
    [n0020] 鉴于此，本公开的一方面实施例提供了一种差分馈电网络，用于产生具有180度相位差的两路输出信号，参考图1，差分馈电网络包括平行双线100、公共金属边界200和屏蔽部300，三者共同形成共边界屏蔽双线结构，该共边界屏蔽双线结构为：公共金属边界200位于上下平行的两条平行双线100之间，屏蔽部300与公共金属边界200相连以形成两个屏蔽腔，两条平行双线100分别位于两个屏蔽腔内。
    [n0021] 本公开的差分馈电技术通过共边界屏蔽双线结构实现了TEM波的模式转换，能够在较宽的频段实现稳定而不受干扰的两路具有180度相位差的信号，参考图2，其中左图示意开放的平行双线传输线，右图示意共边界屏蔽双线结构，图中箭头代表电场方向；以及参考图3，其中左图示意开放的平行双线周围的电场仿真图，右图示意共边界屏蔽双线结构周围的电场仿真图。使用本公开的差分馈电技术能够拓展天线的工作带宽，有效降低辐射的交叉极化，改善天线方向图的对称性和稳定性。其中，公共金属边界将TEM波主模式分成两种分模式，根据双线上的电流分布和相位，两个分模式形成了稳定的差分相位和等公分比。而屏蔽部通过与公共金属边界相连贡献了屏蔽的带线TEM模式，这一模式的好处是具有噪声电磁屏蔽性，提高系统信噪比。若屏蔽部未与公共金属边界形成连接，会引发宽带内的谐振问题，降低系统性能。屏蔽部的设置，一方面能够避免开放式馈电激发高次模辐射从而恶化天线整体的交叉极化，另一方面避免引入外界的电磁干扰从而影响系统的信噪比。
    [n0022] 在一些实施例中，屏蔽部包括金属屏蔽层和金属连接部，金属连接部用于连接金属屏蔽层和公共金属边界。作为一种示例，如图1所示，屏蔽部300包括金属屏蔽层301和金属连接部302，其中，金属屏蔽层301为两个上下设置的平板型金属结构，金属连接部302是连接金属屏蔽层301和公共金属边界200的金属结构。
    [n0023] 可选地，平行双线先转换为过渡结构，再转换为共边界屏蔽双线结构。参照图2，可以看出，平行双线结构与共边界屏蔽双线结构的电场分布是很不一样的，过渡结构的引入能够避免不同的结构转换造成的信号畸变，同时避免由于模式不匹配引起的共模电流干扰问题。具体地，参考图4，在一些实施例中，平行双线100先转换为过渡结构，过渡结构为屏蔽双线结构，屏蔽双线结构由平行双线100和屏蔽部300形成，其中，屏蔽部300围合形成一个屏蔽腔，平行双线100位于屏蔽腔内，过渡结构之后，再转换为共边界屏蔽双线结构。参考图5，在另一些实施例中，平行双线100先转换为过渡结构，过渡结构为共边界双微带结构，共边界双微带结构由平行双线100和公共金属边界200形成，其中，公共金属边界200位于平行双线100之间，过渡结构之后，再转换为共边界屏蔽双线结构。
    [n0024] 可选地，平行双线由微带线转换而来。在微带线的基础上采用差分馈电，能够进一步改善天线的交叉极化，同时方便与外界电路的连接。
    [n0025] 可选地，差分馈电网络设置在PCB板上，PCB板包括多个金属层，其中，平行双线分别设置在两个金属层，公共金属边界设置在平行双线之间的金属层，金属屏蔽层设置在平行双线外侧的两个金属层，金属连接部贯穿于金属屏蔽层和公共金属边界。
    [n0026] 本公开的另一方面实施例提供了一种天线，包括：双极化辐射单元，用于向空间辐射或从空间接收电磁波；以及如前所述的差分馈电网络，用于对双极化辐射单元进行差分馈电。采用差分馈电的双极化天线能够减小天线的多径损耗，使天线可以接收到更多的能量。
    [n0027] 需要说明的是，本公开中的图均为简化的示意图，仅用于示意性地说明实施例中各部分之间的位置关系与连接关系。
    [n0028] 以上描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施方式或示例中。在本公开中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
    [n0029] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
    [n0030] 尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
    权利要求:
    Claims (8)
    [0001] 1.一种差分馈电网络，用于产生具有180度相位差的两路输出信号，其特征在于，包括平行双线、公共金属边界和屏蔽部，三者共同形成共边界屏蔽双线结构：所述公共金属边界位于平行双线之间，所述屏蔽部与所述公共金属边界相连以形成两个屏蔽腔，所述平行双线分别位于所述两个屏蔽腔内。
    [0002] 2.根据权利要求1所述的差分馈电网络，其特征在于，所述屏蔽部包括金属屏蔽层和金属连接部，所述金属连接部用于连接所述金属屏蔽层与所述公共金属边界。
    [0003] 3.根据权利要求1所述的差分馈电网络，其特征在于，所述平行双线先转换为过渡结构，再转换为所述共边界屏蔽双线结构。
    [0004] 4.根据权利要求3所述的差分馈电网络，其特征在于，所述过渡结构为屏蔽双线结构，所述屏蔽双线结构由所述平行双线和所述屏蔽部形成，其中，所述屏蔽部形成屏蔽腔，所述平行双线位于所述屏蔽腔内。
    [0005] 5.根据权利要求3所述的差分馈电网络，其特征在于，所述过渡结构为共边界双微带结构，所述共边界双微带结构由所述平行双线和所述公共金属边界形成，其中，所述公共金属边界位于所述平行双线之间。
    [0006] 6.根据权利要求1所述的差分馈电网络，其特征在于，所述平行双线由微带线转换而来。
    [0007] 7.根据权利要求2所述的差分馈电网络，其特征在于，所述差分馈电网络设置在PCB板上，所述PCB板包括多个金属层，其中，所述平行双线分别设置在两个所述金属层，所述公共金属边界设置在所述平行双线之间的所述金属层，所述金属屏蔽层设置在所述平行双线外侧的两个所述金属层，所述金属连接部贯穿于所述金属屏蔽层和所述公共金属边界。
    [0008] 8.一种天线，其特征在于，包括：
    双极化辐射单元，用于向空间辐射或从空间接收电磁波；以及
    根据权利要求1-7中任一所述的差分馈电网络，用于对所述双极化辐射单元进行差分馈电。
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    2021-10-01| GR01| Patent grant|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    CN202120333496.XU|CN214336921U|2021-02-05|2021-02-05|一种差分馈电网络和天线|CN202120333496.XU| CN214336921U|2021-02-05|2021-02-05|一种差分馈电网络和天线|
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