[發明專利]基于六邊形基片集成波導的高階模諧振縫隙天線

有效

• 申請號: 201310478680.3
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN103531914A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 徐自強;吳波;劉昊;尉旭波;廖家軒;汪澎;楊邦朝;田忠
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q13/10
• 分類號: H01Q13/10;H01Q1/50
• 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，具體涉及一種基于六邊形基片集成波導的高階模諧振縫隙天線。

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。但是現有的基于六邊形基片集成波導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兩條彎折輻射縫隙同相饋電的基于六邊形基片集成波導的高階模諧振縫隙天線。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：該基于六邊形基片集成波導的高階模諧振縫隙天線，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六邊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，在下表面金屬層上刻蝕有兩條彎折輻射縫隙，分別為第一彎折輻射縫隙、第二彎折輻射縫隙，所述第一彎折輻射縫隙、第二彎折輻射縫隙以六邊形基片集成波導腔體的腔體中心點對稱設置，所述第一彎折縫隙包括第一水平縫隙以及從第一水平縫隙的兩端斜向上延伸的兩個第一傾斜縫隙，所述第一傾斜縫隙與第一水平縫隙的夾角為鈍角并且連接在第一水平縫隙兩端的兩個第一傾斜縫隙沿第一水平縫隙的中垂線對稱設置，所述第二彎折縫隙包括第二水平縫隙以及從第二水平縫隙的兩端斜向下延伸的兩個第二傾斜縫隙，所述第二傾斜縫隙與第二水平縫隙的夾角為鈍角并且連接在第二水平縫隙兩端的兩個第二傾斜縫隙沿第二水平縫隙的中垂線對稱設置，所述T形共地共面波導輸入端跨過第一水平縫隙，T形共地共面波導輸入端的彎折處到基準線之間的距離為六邊形基片集成波導腔體的腔體中心到基準線距離的2/3，所述基準線與第一水平縫隙平行并且過位于第一水平縫隙下方的金屬化通孔的中心。

進一步的是，所述六邊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六十分之一。

進一步的是，所述第一矩形輻射縫隙、第二矩形輻射縫隙的縫隙尺寸均相同。

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0.508mm的Rogers5880介質板。

本發明的有益效果：通過在上表面金屬層上刻蝕有T形共地共面波導輸入端，在下表面金屬層上刻蝕有兩條彎折輻射縫隙，分別為第一彎折輻射縫隙、第二彎折輻射縫隙，所述第一彎折輻射縫隙、第二彎折輻射縫隙以六邊形基片集成波導腔體的腔體中心點對稱設置，所述第一彎折輻射縫隙包括第一水平縫隙以及從第一水平縫隙的兩端斜向上延伸的兩個第一傾斜縫隙，所述第一傾斜縫隙與第一水平縫隙的夾角為鈍角并且連接在第一水平縫隙兩端的兩個第一傾斜縫隙沿第一水平縫隙的中垂線對稱設置，所述第二彎折輻射縫隙包括第二水平縫隙以及從第二水平縫隙的兩端斜向下延伸的兩個第二傾斜縫隙，所述第二傾斜縫隙與第二水平縫隙的夾角為鈍角并且連接在第二水平縫隙兩端的兩個第二傾斜縫隙沿第二水平縫隙的中垂線對稱設置，所述T形共地共面波導輸入端跨過第一水平縫隙，T形共地共面波導輸入端的彎折處到基準線之間的距離為六邊形基片集成波導腔體的腔體中心到基準線距離的2/3，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六邊形基片集成波導腔體結構的過渡和阻抗匹配，并激勵起中心工作頻率附近六邊形基片集成波導腔體內TM₁₁₀模式場分布，從而實現對兩條彎折輻射縫隙的同相饋電，而且兩條相向對稱彎折輻射縫隙的應用減小了天線的橫向尺寸，從而實現天線的小型化設計，提高了現代微波毫米波系統的集成度，另外，該基于六邊形基片集成波導的高階模諧振縫隙天線可采用成熟的PCB技術制造，具有成本低、精度高、重復性好、易加工、易平面集成的特點，可實現批量化生產制造。

附圖說明

圖1是本發明基于六邊形基片集成波導的高階模諧振縫隙天線的結構示意圖；