[發(fā)明專利]一種環(huán)形半模基片集成波導(dǎo)背射天線

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410319590.4
• 申請(qǐng)日: 2014-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN105281023A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張寧;于峰崎;鐘催林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H01Q1/38
• 分類號(hào): H01Q1/38;H01Q1/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種小型化環(huán)形天線，具體涉及一種環(huán)形半模基片集成波導(dǎo)背射天線。

【背景技術(shù)】

天線是無線通信系統(tǒng)中的重要組成部分，其本身性能的好壞嚴(yán)重影響通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)。天線的發(fā)展歷史悠久，結(jié)構(gòu)各異，各有特點(diǎn)。傳統(tǒng)的矩形金屬波導(dǎo)天線，增益高、主瓣窄、損耗小，但是體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)平面集成。隨著微波技術(shù)的不斷發(fā)展，人們不斷追求微波電路和微波器件的小型化、集成化，從而研究出了基片集成波導(dǎo)傳輸線結(jié)構(gòu)。基片集成波導(dǎo)與傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)有著類似的傳輸特性，利用基片集成波導(dǎo)技術(shù)設(shè)計(jì)天線，不僅可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)天線特有的性能，克服傳統(tǒng)矩形波導(dǎo)天線體積龐大的缺點(diǎn)，而且容易實(shí)現(xiàn)雙頻、雙極化的工作方式。

近年來，半模基片集成波導(dǎo)作為微波毫米波技術(shù)領(lǐng)域里的一項(xiàng)前沿技術(shù)越來越受人們注意的原因在于，半模基片集成波導(dǎo)不僅保留了全模基片集成波導(dǎo)所有的優(yōu)點(diǎn)，如損耗小、高Q值等，而且體積減小為全模基片集成波導(dǎo)的一半，使得設(shè)計(jì)更為簡單，制作更為方便。未來，半模基片集成波導(dǎo)天線將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種環(huán)形半模基片集成波導(dǎo)背射天線。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，體積小，增益高，制作方便，可廣泛應(yīng)用于平面電路中。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：設(shè)計(jì)一種環(huán)形半模基片集成波導(dǎo)背射天線，該天線包括介質(zhì)板、上層金屬面和下層金屬面。所述介質(zhì)板側(cè)壁上設(shè)有呈半圓形排列的金屬化通孔，這些等間隔排列的金屬化通孔與介質(zhì)板的左窄邊側(cè)壁一起構(gòu)成了半模基片集成波導(dǎo)腔體；所述上層金屬面的微帶線饋電方式采用嵌入式饋電，此種饋電方式可以方便地調(diào)節(jié)天線的輸入阻抗；所述下層金屬面蝕刻有半圓形輻射區(qū)域以及一點(diǎn)短路結(jié)構(gòu)，天線的諧振頻率和輸入阻抗隨短路結(jié)構(gòu)的長度變化而變化。

所述的半圓形基片集成波導(dǎo)腔體的半徑r1大于二分之一個(gè)波長且小于一個(gè)波長。

所述的金屬化通孔的直徑d小于十分之一波長，相鄰?fù)椎闹行拈g距s小于兩倍的直徑長度。

所述的下層金屬面的半圓形輻射區(qū)域的半徑r2小于等于五分之一波長。

所述的下層金屬面上的短路結(jié)構(gòu)呈矩形，并關(guān)于直線AA’對(duì)稱。

所述的介質(zhì)板Rogers5880，厚0.5mm，相對(duì)介電常數(shù)為2.2。

本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)提供一種環(huán)形半模基片集成波導(dǎo)背射天線，結(jié)構(gòu)簡單、損耗低、體積小、易于集成，其有益效果在于：1)半模基片集成波導(dǎo)結(jié)構(gòu)不僅保留了全模基片集成波導(dǎo)所有的優(yōu)點(diǎn)，如損耗小、高Q值等，而且體積減小為全模基片集成波導(dǎo)的一半，設(shè)計(jì)更為簡單，制作更為方便；2)調(diào)節(jié)微帶線饋電的嵌入深度，可以實(shí)現(xiàn)良好的阻抗匹配和較高的天線輻射效率；3)采用半圓環(huán)形天線結(jié)構(gòu)以及矩形短路結(jié)構(gòu)，可以有效調(diào)節(jié)天線的諧振頻率及阻抗匹配，實(shí)現(xiàn)小型化、高增益。

【附圖說明】

圖1是本發(fā)明的一種環(huán)形半模基片集成波導(dǎo)背射天線結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的一種環(huán)形半模基片集成波導(dǎo)背射天線諧振頻率f隨z2的變化曲線。

圖3是本發(fā)明的一種環(huán)形半模基片集成波導(dǎo)背射天線S11仿真結(jié)果圖。

圖4是本發(fā)明的一種環(huán)形半模基片集成波導(dǎo)背射天線的E面輻射方向圖。

圖5是本發(fā)明的一種環(huán)形半模基片集成波導(dǎo)背射天線的H面輻射方向圖。

【具體實(shí)施方式】

為了更加詳細(xì)的闡述本發(fā)明的實(shí)施方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種環(huán)形半模基片集成波導(dǎo)背射天線，包括介質(zhì)板[1]、上層金屬面[2]和下層金屬面[6]。所述介質(zhì)板[1]側(cè)壁上設(shè)有呈半圓形排列的金屬化通孔[3]，這些等間隔排列的金屬化通孔[3]與介質(zhì)板[1]的窄邊側(cè)壁[9]一起構(gòu)成了半模基片集成波導(dǎo)腔體；所述上層金屬面[2]的微帶線饋電方式采用嵌入式饋電[5]，此種饋電方式可以方便地調(diào)節(jié)天線的輸入阻抗；所述下層金屬面[6]蝕刻有半圓形輻射區(qū)域[7]以及一點(diǎn)短路結(jié)構(gòu)[8]。

上述實(shí)施方式中，短路結(jié)構(gòu)[8]關(guān)于過半圓形基片集成波導(dǎo)圓心點(diǎn)的直線AA’對(duì)稱，寬0.8mm，長1.5mm，可以調(diào)節(jié)天線的阻抗匹配及諧振頻率，使天線在某個(gè)頻率上實(shí)現(xiàn)小型化、高增益性能。