[發(fā)明專利]一種低剖面方向圖可重構(gòu)基片集成波導(dǎo)喇叭天線

有效

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• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107359403B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王海明;王杰;余晨;洪偉
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q1/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李玉平

本發(fā)明公開了一種低剖面方向圖可重構(gòu)的基片集成波導(dǎo)H型喇叭天線，主要包括三個部分：電可調(diào)饋電網(wǎng)絡(luò)、輻射單元和直流偏置電路。本發(fā)明的方向圖可重構(gòu)的基片集成波導(dǎo)喇叭天線可以實現(xiàn)主波束方向在水平面0°、90°、180°和270°掃描，具有低剖面、寬帶、結(jié)構(gòu)簡單，操作方便等特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用前景廣泛的方向圖可重構(gòu)的基片集成波導(dǎo)天線，屬于天線技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

天線是無線通信系統(tǒng)的重要組成部分。無線通信的快速發(fā)展，對低剖面、寬頻帶、以及易集成的天線產(chǎn)生迫切需求。基片集成波導(dǎo)由于其具有低剖面、高功率、低損耗以及可以高集成度等諸多優(yōu)點，使得基于基片集成波導(dǎo)天線的研究已經(jīng)成為當(dāng)下的熱點，尤其是毫米波頻段的SIW天線。目前基于基片集成波導(dǎo)的可重構(gòu)天線研究最多的是頻率可重構(gòu)天線，對方向圖可重構(gòu)天線，尤其是高頻段、的方向圖天線研究尤其少。一方面是因為基于SIW的電可調(diào)的饋電網(wǎng)絡(luò)要在高頻段內(nèi)實現(xiàn)低損耗、高隔離度的目標較為困難，另一方面是很難在SIW輻射單元上加射頻開關(guān)調(diào)節(jié)波束方向的方法很難實現(xiàn)寬帶化。但是隨著現(xiàn)在制作工藝的進步，高頻PIN二極管以及MEMS的損耗可以做到非常低，使得在SIW加載射頻開關(guān)成為可能。本文通過在饋電網(wǎng)絡(luò)上加載PIN二極管可以有效解決在SIW輻射單元上加載開關(guān)實現(xiàn)波束調(diào)節(jié)難的問題，具有寬頻帶、低剖面等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了實現(xiàn)天線在水平面上0°-360°的掃描，需要設(shè)計可切換的饋電網(wǎng)絡(luò)，并使用具有端射方向圖的天線作為輻射單元。本發(fā)明采用在中心同軸饋電的四端口饋電網(wǎng)絡(luò)的入口處插入由一排金屬柱和PIN二極管構(gòu)成的單刀單擲開關(guān)，來實現(xiàn)饋電網(wǎng)絡(luò)的電可調(diào)，在四個饋電網(wǎng)絡(luò)的終端連接具有端射方向圖的H型喇叭天線，既能實現(xiàn)0°-360°度主波束方向掃描功能，還具有低剖面、寬頻帶以及結(jié)構(gòu)簡單易集成等優(yōu)點。

技術(shù)方案：一種低剖面方向圖可重構(gòu)基片集成波導(dǎo)喇叭天線，包括由四個單刀單擲開關(guān)構(gòu)成的四端口饋電網(wǎng)絡(luò)、H型SIW喇叭輻射單元以及控制PIN二極管通斷的直流偏置電路。

利用四個單刀單擲開關(guān)構(gòu)成饋電網(wǎng)絡(luò)的主體，控制饋電網(wǎng)絡(luò)的四個端口入口處的單刀單擲開關(guān)可以實現(xiàn)主波束在0°-360°范圍內(nèi)的掃描，例如，關(guān)閉端口2、3和4的單刀單擲開關(guān)，打開端口1的單刀單擲開關(guān)，電磁波就沿端口1傳送到終端H型喇叭輻射單元，此時輻射方向圖在水平面的主波束方向與端口1平行，設(shè)為0°度。按照相同的操作，依次打開端口2、3和4的單刀單擲開關(guān)，主波束方向分別指向90°、180°和270°。

電可調(diào)的四端口SIW饋電網(wǎng)絡(luò)包括四條呈十字型對稱分布的基片集成波導(dǎo)、四個插入在四條基片集成波導(dǎo)入口處的單刀單擲開關(guān)以及位于饋電網(wǎng)絡(luò)中心處的同軸激勵探針。四條呈十字型分布的基片集成波導(dǎo)端口包括介質(zhì)層和鍍在介質(zhì)層上下表面的金屬層以及位于金屬層兩邊的兩排金屬通孔。

單刀單擲開關(guān)包括三個與上下金屬面不相連的金屬柱、位于金屬柱底面和頂面的正方形焊盤、為了隔離金屬柱和SIW上下金屬面的矩形縫隙、以及焊接在三個金屬柱與上下金屬面的24個PIN二極管。

H型的SIW喇叭天線輻射單元包括H型的喇叭天線、延伸的介質(zhì)層和位于喇叭天線前端的對稱分布在介質(zhì)層上下面的三排金屬塊。H型喇叭天線包括介質(zhì)層、上下金屬層以及呈八字排列的兩排金屬通孔。