[發明專利]一種陣列天線結構及多層過孔結構

有效

• 申請號: 201710585708.1
• 申請日: 2017-07-18
• 公開（公告）號: CN107565225B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 洪偉;徐俊;陳繼新;蔣之浩;張慧
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q1/38;H01Q1/50
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

1.一種陣列天線結構，其特征在于：包括輻射單元和饋電網絡，其中，輻射單元采用平面貼片形式，饋電網絡采用基片集成波導的形式；整體結構采用多層印制電路板工藝實現，層次結構上從上至下分別為頂部金屬層、第一層介質基片、粘貼介質層、中間金屬層、第二層介質基片、底部金屬層；所述輻射單元處于頂部金屬層，采用正方形金屬貼片的形式，每個正方形金屬貼片繞自身中心軸旋轉45度后，在橫向和縱向上分別等距排列形成平面陣列，平面陣列由共四行四列16個正方形金屬貼片構成；所述饋電網絡采用在彎折的基片集成波導寬邊上開橫縫，通過縫隙耦合對頂部金屬貼片進行饋電，且一個橫縫對位于頂部金屬層的四個正方形金屬貼片進行激勵，所述饋電網絡的整個結構由中間金屬層、第二層介質基片、底部金屬層以及穿過這三層結構的金屬化通孔構成；

所述輻射單元中，橫向和縱向各兩個相鄰的正方形金屬貼片組成一個方形的輻射子陣，每個輻射子陣中，使用一個位于子陣中心的微帶功分器將四個正方形金屬貼片連接起來，微帶功分器由兩個背靠背放置的細窄的U型彎折微帶線通過一個短的細窄的直微帶線將兩者從中間連接構成；兩個細窄的U型彎折微帶線端口朝相反方向放置，其中，上面的一個細窄的U型彎折微帶線的兩端分別與第一行方形金屬貼片的下方的角相連，下面的一個細窄的U型彎折微帶線的兩端分別與第二行方形金屬貼片的上方的角相連，兩個相對的細窄的U型彎折微帶線的中間通過一段短的細窄的直微帶線相連。

2.如權利要求1所述的一種陣列天線結構，其特征在于：所述饋電網絡中橫縫的中心與其饋電的四個正方形金屬貼片形成的輻射子陣的中心在垂直方向上重合。

3.如權利要求1所述的一種陣列天線結構，其特征在于：所述饋電網絡中采用的彎折基片集成寬邊開的橫縫，具體表現為在基片集成波導寬邊通過一排金屬化通孔形成短路面，在頂部金屬層開一個與短路面平行的細縫，通過此細縫將電磁信號耦合到頂部金屬貼片上，然后輻射到空間。

4.如權利要求1所述的一種陣列天線結構，其特征在于：所述饋電網絡共采用四個彎折基片集成波導橫縫結構，每個彎折基片集成波導橫縫結構對頂部金屬層的四個正方形金屬貼片進行饋電，四個彎折基片集成波導橫縫結構在橫向上相對排列，即激勵端口相對，在縱向上四個彎折基片集成波導橫縫結構同向排列，通過一個“工”字形的基片集成波導功率分配結構將四個彎折基片集成波導橫縫結構連接起來，所述“工”字形基片集成波導功率分配結構的四個輸出端分別連接到四個彎折基片集成波導橫縫結構的激勵端口上去，“工”字形基片集成波導功率分配結構的輸入位于“工”字形豎直枝節的中心。

5.如權利要求1所述的一種陣列天線結構，其特征在于：所述第一層介質基片和第二層介質基片采用相同厚度的介質基片，均為0.254mm。

6.一種多層過孔結構，其特征在于：將位于多層印制電路板中間某一層介質基片上的基片集成波導的一個端口通過一排金屬化通孔封閉，形成一個短路端口，在此基片集成波導中軸線上距離短路端口半個基片集成波導寬度的位置，通過一個金屬化過孔作為射頻信號傳輸之用，穿過多層介質基片及粘貼介質層與位于底部金屬層的微帶線相連；

所述作為射頻信號傳輸之用的金屬化過孔的頂部與基片集成波導的上層金屬相連，此金屬化過孔的底部與底部金屬層的微帶線相連，此金屬化過孔經過的中間各層金屬層不與此過孔直接相連，均挖掉一個與此金屬化過孔同圓心的圓槽進行避讓；

所述作為射頻信號傳輸之用的金屬化過孔的底部與微帶線相連部分為一個金屬圓盤，微帶線橫穿金屬圓盤，一端向金屬圓盤外延伸一小段距離，一端作為饋電微帶線端口，用于直接與射頻端口相連；

所述金屬圓盤的外圍，且位于微帶線兩側各打幾個金屬化孔將作為射頻信號傳輸之用的金屬化過孔包圍，這些外圍的金屬化孔的頂部位于多層印制電路板中基片集成波導下層金屬的下面一層金屬，底部位于微帶線所在的金屬層。