[實用新型]一種結(jié)構(gòu)緊湊的16元寬帶基片集成波導(dǎo)背腔天線陣

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320374593.9
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN203326117U
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 關(guān)東方;錢祖平;張穎松;蔡洋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍理工大學(xué)
• 主分類號: H01Q13/18
• 分類號: H01Q13/18;H01Q21/00
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務(wù)所 32250
• 代理人: 齊旺

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型專利涉及一種結(jié)構(gòu)緊湊的寬帶背腔天線陣，尤其涉及一種結(jié)構(gòu)緊湊的16元寬帶基片集成波導(dǎo)背腔天線陣。?

背景技術(shù)

基片集成波導(dǎo)（SIW）由于其自身低剖面，低損耗，易于與電路共面等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于微波、毫米波器件中。近年來，出現(xiàn)了許多基于基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的天線，例如基片集成波導(dǎo)縫隙天線陣，基片集成波導(dǎo)背腔天線及其陣列等。基片集成波導(dǎo)背腔天線具有低剖面，高輻射性能，易于設(shè)計等優(yōu)點。但是基片集成波導(dǎo)的低剖面決定了其高Q值，而Q值越高，天線的帶寬越窄。展寬基片集成波導(dǎo)背腔天線的帶寬已經(jīng)成為了一個研究熱點。傳統(tǒng)的基片集成波導(dǎo)背腔天線陣由兩部分組成，即饋電網(wǎng)絡(luò)部分和輻射單元部分，需要設(shè)計專門饋電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行饋電，這不但增加了天線陣的面積，而且設(shè)計復(fù)雜。如何減少天線陣饋電網(wǎng)絡(luò)的面積及復(fù)雜度成為大型陣列設(shè)計的一大難題。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是提出一種結(jié)構(gòu)緊湊的16元寬帶基片集成波導(dǎo)背腔天線陣，該天線陣不但具有基片集成波導(dǎo)背腔天線的所有優(yōu)點，而且不需要專門的饋電網(wǎng)絡(luò)，具有緊湊的結(jié)構(gòu)和較寬的阻抗帶寬。

為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種結(jié)構(gòu)緊湊的16元寬帶基片集成波導(dǎo)背腔天線陣，包括：雙面覆有金屬層的介質(zhì)基片，在介質(zhì)基片上設(shè)有由金屬化通孔構(gòu)成的按照2*2陣列分布的基片集成波導(dǎo)背腔，在每個基片集成波導(dǎo)背腔中分別設(shè)有由金屬化通孔構(gòu)成的按照2*2陣列分布的基片集成波導(dǎo)子背腔，在2*2陣列分布的基片集成波導(dǎo)背腔的2*2陣列中心以及各個基片集成波導(dǎo)背腔的幾何中心上分別設(shè)有感性耦合窗。

本天線陣由16個緊密相連的基片集成波導(dǎo)子背腔組成，采用同軸探針在天線陣中心位置饋電。能量通過5個感性耦合窗在16個腔中互相耦合，達(dá)到共振。在各基片集成波導(dǎo)背腔上表面開縫作為輻射單元，輻射縫隙偏離腔體中心，形成同相輻射。背腔既作為輻射單元，同時其本身又是饋電網(wǎng)絡(luò)，這種新穎的天線陣結(jié)構(gòu)不需要附加的饋電網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)非常緊湊，這種技術(shù)非常適合大型陣列天線的設(shè)計。通過調(diào)整縫隙距基片集成波導(dǎo)腔中心的偏移量來實現(xiàn)縫隙的輻射頻率與腔的諧振頻率分離，從而實現(xiàn)16個縫隙同相輻射，輻射增益疊加，且最大增益方向為正上方。通過調(diào)整縫隙的寬度來提高天線陣的阻抗帶寬。采用同軸探針直接對腔體饋電，不需要饋電網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計簡單。

有益效果：

本實用新型的有益效果是，天線陣不但具有一般基片集成波導(dǎo)背腔天線低剖面、低損耗、易于與電路集成等優(yōu)點，而且不需要饋電網(wǎng)絡(luò)，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。同時其帶寬比一般背腔天線（只有5%左右）展寬一倍以上，阻抗帶寬達(dá)到12%。得益于基片集成波導(dǎo)的低損耗特性，該16元天線陣具有高增益的優(yōu)點，最大增益達(dá)到17.3dB。?

附圖說明

圖1是本實用新型的正面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1為基片集成波導(dǎo)背腔，由金屬化通孔圍成，2為輻射縫隙，3為感性耦合窗，4同軸探針，在天線陣中央饋電。

圖2是本實用新型的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中4為同軸探針。

圖3是本實用新型天線陣回波損耗隨偏移量變化示意圖。

圖4是本實用新型天線陣回波損耗隨縫隙寬度變化示意圖。

圖5?是本實用新型天線陣的仿真回波損耗示意圖。

圖6是本實用新型天線陣的仿真增益示意圖。

圖7是本實用新型天線陣的E面仿真方向圖。

圖8是本實用新型天線陣的H面仿真方向圖。?

具體實施方式

一種結(jié)構(gòu)緊湊的16元寬帶基片集成波導(dǎo)背腔天線陣，包括：雙面覆有金屬層的介質(zhì)基片，在介質(zhì)基片上設(shè)有由金屬化通孔構(gòu)成的按照2*2陣列分布的基片集成波導(dǎo)背腔，在每個基片集成波導(dǎo)背腔中分別設(shè)有由金屬化通孔構(gòu)成的按照2*2陣列分布的基片集成波導(dǎo)子背腔1，在2*2陣列分布的基片集成波導(dǎo)背腔的2*2陣列中心以及各個基片集成波導(dǎo)背腔的幾何中心上分別設(shè)有感性耦合窗3。在本實施例中，在各基片集成波導(dǎo)子背腔1內(nèi)設(shè)有輻射縫隙2且輻射縫隙2偏離基片集成波導(dǎo)子背腔1的中心，在2*2陣列分布的基片集成波導(dǎo)背腔的2*2陣列中心設(shè)有同軸探針4。

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。