[發(fā)明專利]基于改進(jìn)型雙圓透鏡的基片集成波導(dǎo)多波束天線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810022649.8
• 申請日: 2008-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN101320842A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪偉;程鈺間;吳柯;蒯振起
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q13/10
• 分類號(hào): H01Q13/10;H01Q21/00;H01Q1/38;H01P1/18
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

改進(jìn)型基片集成波導(dǎo)雙圓透鏡可以適用于微波毫米波的波束成形網(wǎng)絡(luò)和多波 束天饋系統(tǒng)，由其形成的基片集成波導(dǎo)多波束天線可以應(yīng)用于微波毫米波多波束 天線和智能天線技術(shù)。

背景技術(shù)

移動(dòng)通信的迅速發(fā)展，使得傳統(tǒng)的多址方式，如CDMA，F(xiàn)DMA，TDMA等， 已不能滿足日益增長的擴(kuò)容需要。多波束天線通過波束成形網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生多個(gè)固定并 行指向的波束，用來覆蓋整個(gè)用戶區(qū)，從而達(dá)到擴(kuò)容的目的。雙圓透鏡即是一種 波束成形網(wǎng)絡(luò)，與類似的波束成形電路相比，它能夠利用一個(gè)天線陣產(chǎn)生數(shù)十甚 至上百個(gè)波束，因而獲得了廣泛應(yīng)用。隨著工作頻率的增高，尤其進(jìn)入毫米波頻 段，巨大的損耗使得由傳統(tǒng)平面電路如微帶線等構(gòu)成的雙圓透鏡無法正常工作， 且由于體積過小而無法實(shí)現(xiàn)。如果采用金屬波導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)該透鏡結(jié)構(gòu)，雖然其性能 優(yōu)異，但會(huì)產(chǎn)生加工困難、成本較高、重量大等難以克服的問題。新型基片集成 波導(dǎo)技術(shù)既具有平面電路的易集成、制作方便等優(yōu)點(diǎn)，又具有與金屬波導(dǎo)近似的 高Q值、低損耗的優(yōu)良特性，適于微波毫米波多波束天線的設(shè)計(jì)。考慮在設(shè)計(jì)中 采用基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，在原雙圓透鏡的基礎(chǔ)上作了改進(jìn)，使之結(jié)構(gòu)更緊湊、設(shè) 計(jì)更簡化。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提出一種基于改進(jìn)型雙圓透鏡的基片集成波導(dǎo)多 波束天線，實(shí)現(xiàn)毫米波頻段的固定波束切換，使其能直接應(yīng)用于集成電路設(shè)計(jì)， 且具有損耗較低，體積較小，成本低，容易大批量生產(chǎn)，易與有源電路集成等優(yōu) 點(diǎn)。

技術(shù)方案：本發(fā)明的基于改進(jìn)型雙圓透鏡的基片集成波導(dǎo)多波束天線，包括 上層金屬敷銅面、下層金屬敷銅面、介質(zhì)基片、金屬化通孔、金屬化通孔圍成的 圓、輸入端口、輸出端口、匹配口、基片集成波導(dǎo)移相網(wǎng)絡(luò)、輻射天線陣、基片 集成波導(dǎo)縫隙陣天線、金屬表面上的縫隙；上層金屬敷銅面、下層金屬敷銅面分 別位于介質(zhì)基片的正反兩面，金屬化通孔穿過介質(zhì)基片與上層金屬敷銅面、下層 金屬敷銅面相連接組成金屬化通孔圍成的圓、基片集成波導(dǎo)移相網(wǎng)絡(luò)、輻射天線 陣，在金屬化通孔圍成的圓的側(cè)壁上分布有輸入端口、輸出端口和匹配口，輸出 端口與基片集成波導(dǎo)移相網(wǎng)絡(luò)連接，基片集成波導(dǎo)移相網(wǎng)絡(luò)的另一端連接輻射天 線陣，輻射天線陣由多個(gè)基片集成波導(dǎo)縫隙陣天線并排構(gòu)成，在每一個(gè)基片集成 波導(dǎo)縫隙陣天線上都設(shè)有金屬表面上的縫隙。

改進(jìn)型雙圓透鏡采用基片集成波導(dǎo)技術(shù)，利用光學(xué)原理，通過從不同的輸入 端口激勵(lì)來產(chǎn)生不同的相位差，與基片集成波導(dǎo)縫隙天線陣相結(jié)合形成相應(yīng)的多 個(gè)波束指向，從而構(gòu)成多波束天線。由于基片集成波導(dǎo)不支持TEM模式，故在本 設(shè)計(jì)中采用了不同于傳統(tǒng)激勵(lì)模式的TE₁₀模，這樣僅使其工作帶寬略微減少。由 于采用了基片集成波導(dǎo)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，克服了以往雙圓透鏡工作于毫米波頻段時(shí) 的缺陷，同時(shí)該多波束天線為平面電路的結(jié)構(gòu)，其易于與彎曲結(jié)構(gòu)共形，具有較 高實(shí)用性。

有益效果：本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1：)使改進(jìn)型雙圓透鏡在以平面電路的形式工作于毫米波頻段時(shí)，具有較高增 益、Q值和較低損耗。同時(shí)與金屬波導(dǎo)的立體結(jié)構(gòu)相比，體積小、重量輕、 加工容易。

2：)改進(jìn)型基片集成波導(dǎo)雙圓透鏡與基片集成波導(dǎo)縫隙天線陣相連形成多波束 天線，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、一體化。

3：)該多波束天線制作于介質(zhì)基片上，與有源電路集成方便。

4：)該多波束天線可與弧度不大的彎曲表面(如飛機(jī)機(jī)翼表面等)直接共形， 不需另外設(shè)計(jì)，具有較高實(shí)用性。

5：)整個(gè)多波束天線的各部分集成為一體，全部利用普通PCB工藝制作，成 本低、精度高、重復(fù)性好，適合大批量生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

以上的圖中有：上層金屬敷銅面1、下層金屬敷銅面2、介質(zhì)基片3、金屬化 通孔4、由金屬化通孔圍成的圓5、輸入端口51、輸出端口52、匹配口53、基片 集成波導(dǎo)移相網(wǎng)絡(luò)6、輻射天線陣7、基片集成波導(dǎo)縫隙陣天線71、金屬表面上的 縫隙72。

具體實(shí)施方式