[發明專利]基片集成波導腔體縫隙天線

有效

• 申請號: 201310418575.0
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN103474780A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 徐自強;吳波;劉昊;張根;夏紅;尉旭波;廖家軒;汪澎;田忠
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q13/18
• 分類號: H01Q13/18
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

技術領域

本發明涉及微波毫米波天線技術領域，具體涉及一種基片集成波導腔體縫隙天線。

背景技術

傳統的金屬波導腔體縫隙天線具有主瓣寬度窄、輻射效率高、增益高和波束指向固定等優點，廣泛應用于微波毫米波雷達和通信系統之中。完整的金屬波導腔體縫隙天線系統由多個金屬波導組成，在其中一部分終端短路的波導壁上刻蝕縫隙形成輻射單元，另一部分波導作為饋電網絡。但是傳統的金屬波導腔體縫隙天線也存在設計困難、體積大、重量重、成本高、加工和平面集成困難等問題。

基片集成波導的傳播特性與矩形金屬波導類似，利用基片集成波導技術構成的基片集成波導腔體縫隙天線，有著與傳統金屬波導腔體縫隙天線相似的性能。但是現有的基片集成波導腔體縫隙天線激勵的諧振模式一般較低導致輻射縫隙較少，一般只有一個縫隙，無法實現對多個輻射縫隙的同相饋電，而高階模式激勵困難且易受干擾模式影響，因而獲得高增益與理想方向圖較為困難。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠實現對三個輻射縫隙同相饋電的基片集成波導腔體縫隙天線。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：該基片集成波導腔體縫隙天線，包括介質基板以及設置在介質基板表面的上表面金屬層、下表面金屬層，所述介質基板上設置有貫穿于介質基板的金屬化通孔陣列，所述金屬化通孔陣列與上表面金屬層、下表面金屬層共同圍成一個矩形基片集成波導腔體，在上表面金屬層上刻蝕有T形共地共面波導輸入端，在下表面金屬層上沿矩形基片集成波導腔體的寬度方向刻蝕有三條互相平行的矩形輻射縫隙，分別為第一矩形輻射縫隙、第二矩形輻射縫隙、第三矩形輻射縫隙，所述T形共地共面波導輸入端跨過第一矩形輻射縫隙、第二矩形輻射縫隙并且T形共地共面波導輸入端的末端與第三矩形輻射縫隙之間的距離為1/4到3/4個TE₄₁₀模式諧振波長。

進一步的是，所述T形共地共面波導輸入端的末端與第三矩形輻射縫隙之間的距離為1/2個TE₄₁₀模式諧振波長。

進一步的是，所述矩形基片集成波導腔體的高度為天線中心工作頻率對應真空波長的四十分之一。

進一步的是，所述第一矩形輻射縫隙、第二矩形輻射縫隙、第三矩形輻射縫隙的縫隙寬度與縫隙長度均相同。

進一步的是，所述介質基板采用相對介電常數為2.2、厚度為0.762mm的Rogers?5880介質板。

本發明的有益效果：通過在上表面金屬層上刻蝕T形共地共面波導輸入端，在下表面金屬層上沿矩形基片集成波導腔體的寬度方向刻蝕三條互相平行的矩形輻射縫隙，分別為第一矩形輻射縫隙、第二矩形輻射縫隙、第三矩形輻射縫隙，所述T形共地共面波導輸入端跨過第一矩形輻射縫隙、第二矩形輻射縫隙并且T形共地共面波導輸入端的末端與第三矩形輻射縫隙之間的距離為1/4到3/4個TE₄₁₀模式諧振波長，利用T形共地共面波導輸入端可以實現平面微帶電路結構與基片集成波導矩形腔體結構的過渡和阻抗匹配，并激勵起中心工作頻率附近基片集成波導矩形腔體內TE₄₁₀模式場分布，從而實現對三條互相平行的矩形輻射縫隙的同相饋電，所述第一矩形輻射縫隙、第二矩形輻射縫隙、第三矩形輻射縫隙的縫隙寬度與縫隙長度均相同，使得第一矩形輻射縫隙、第二矩形輻射縫隙、第三矩形輻射縫隙為具有相同中心工作頻率的諧振式輻射縫隙，它們被中心工作頻率附近基片集成波導矩形腔體內TE₄₁₀模式場分布同相饋電，可以提高天線工作帶寬內的增益，而且高階的TE₄₁₀諧振模式的Q值較高，從而天線效率較高、天線帶寬較窄，另外該天線易組陣、易共形、易平面集成。

附圖說明

圖1是本發明基片集成波導腔體縫隙天線的結構示意圖；

圖2是本發明基片集成波導腔體縫隙天線的側視圖；

圖3是本發明基片集成波導腔體縫隙天線的幾何尺寸示意圖；

圖4為本發明基片集成波導腔體縫隙天線在10GHz處基片集成波導矩形腔體內TE₄₁₀模式電場分布仿真圖；

圖5為本發明基片集成波導腔體縫隙天線的輸入端反射系數測試結果；

圖6為本發明基片集成波導腔體縫隙天線在10GHz處E面和H面輻射方向圖測試結果，實線為E面，虛線為H面；