[發(fā)明專利]基于折疊基片集成波導饋電的平衡Vivaldi開槽天線

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410390103.3
• 申請日: 2014-08-08
• 公開（公告）號: CN104167608A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 夏雷;唐亦塵;胡亮;延波;徐銳敏
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q13/10
• 分類號: H01Q13/10;H01Q1/38
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于折疊基片集成波導饋電的平衡Vivaldi開槽天線。

背景技術(shù)

基片集成波導substrate?integrated?waveguide-SIW的概念由加拿大蒙特利爾大學的吳柯教授于2001年正式提出，最初的目的是為了尋找低成本、低損耗、高Q值的微波振蕩器。SIW繼承了傳統(tǒng)波導器件的高Q值和高功率容量的特性，并且具有平面電路的易于加工、造價低和易集成等優(yōu)點。基片集成波導是一種新的微波傳輸線形式，其利用金屬過孔在介質(zhì)基片上實現(xiàn)波導的場傳播模式。它由介質(zhì)基片上下底面的金屬片和兩側(cè)由金屬化通孔代替的波導壁組成，可以看成是傳統(tǒng)金屬波導和微帶線的綜合。基片集成波導構(gòu)成的諧振腔便于平面集成和具有較高的Q值。波導就常用于高頻情況，但是波導體積大，不易于集成。所以產(chǎn)生了一種新的觀點：基片集成波導(SIW)。基片集成波導是介于微帶與介質(zhì)填充波導之間的一種傳輸線。基片集成波導兼顧傳統(tǒng)波導和微帶傳輸線的優(yōu)點，可實現(xiàn)高性能微波毫米波平面電路。加拿大的Poly?Grames?Research?Center是基片集成波導技術(shù)的發(fā)源地，國內(nèi)的東南大學在該領(lǐng)域進行了深入研究并獲得豐碩成果。南京理工大學也開展了一些工作并獲得了一定的成果。以SIW作為平臺的微波器件如功率分配器、定向耦合器、濾波器、振蕩器等等都具備了良好的性能。但是SIW的橫向尺寸很大，無法滿足系統(tǒng)小型化和集成化的要求。基于折疊矩形波導的兩種思路，基片集成的折疊波導已經(jīng)被提出并且已經(jīng)有了一些應用。其中1987年Zhang等用矩量法分析了有T隔板的波導的傳輸特性，1988年Chen等理論分析了折疊波導的結(jié)構(gòu)，用數(shù)值方法重點分析了波導內(nèi)的場分布情況，但是沒有指出它與原矩形波導之間的傳輸特性的差異。2004年Hong提出了實現(xiàn)折疊波導諧振腔的兩種方法，指出四分之一波長諧振器的優(yōu)點。2005年Grigoropoulos和Young提出將折疊波導應用于基片集成波導中，并且用它設(shè)計了帶通濾波器，同時基片集成T隔板波導用來設(shè)計了一個縫隙天線。2008年Che等對折疊基片集成波導folded?substrate?integrated?waveguide-FSIW的傳輸特性作了比較詳盡的理論分析，給出相關(guān)的公式，為FSIW的設(shè)計提供了理論依據(jù)和支持。折疊基片集成波導(Folded?Substrate?Integrated?Waveguide,FSIW)是由基片集成波導(SIW)結(jié)構(gòu)中間橫向折疊而來，折疊后高度變?yōu)樵璖IW高度的兩倍，寬度為原SIW的一半左右，原先SIW的上表面折疊后經(jīng)層壓在中間形成金屬面，并與右邊的壁留出了間隔，間隔的大小就是原SIW的高度。傳統(tǒng)的Vivaldi天線的帶寬受饋電結(jié)構(gòu)的限制，對跖Vivaldi天線交叉極化較高，兩者皆存在缺陷。平衡Vivaldi天線是對對跖Vivaldi天線的改進。平衡Vivaldi天線結(jié)構(gòu)為三次結(jié)構(gòu)，采用帶狀線饋電。相比于對跖Vivaldi天線，平衡Vivaldi天線是對跖Vivaldi天線結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了一層金屬對稱層電路，形成了一種上下兩層關(guān)于中間金屬層對稱的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)有效地降低了天線的交叉極化電平。對跖Vivaldi天線交叉極化差主要是由于電場與介質(zhì)所在平面存在傾角造成的。對于平衡Vivaldi天線，電場從介質(zhì)基片中間金屬覆層饋入，由中間金屬層分別指向外側(cè)的兩金屬層，這樣電場的總場方向平行于天線平面，進而使得天線的交叉極化得到很大的改善。目前，常用的平衡Vivaldi天線的饋電方式為帶狀線饋電，平衡Vivaldi天線結(jié)構(gòu)為三層，正好對應帶狀線的三層金屬結(jié)構(gòu)。但是對于帶狀線饋電方式，存在損耗較大的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決以上問題，本發(fā)明提出了一種基于折疊基片集成波導饋電的平衡Vivaldi開槽天線。