[發明專利]三維蜿蜒基片集成波導近場聚焦駐波縫隙陣天線

有效

• 申請號: 201810364915.9
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108598697B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 程鈺間;吳亞飛;趙凡;樊勇;宋開軍;張波;林先其;張永鴻
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q13/10
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡;葛啟函

本發明公開了一種三維蜿蜒基片集成波導近場聚焦駐波縫隙陣天線，天線的整體形狀為圓弧面；天線包括上、下兩個金屬覆銅層，以及介質基板層，介質基板層上設有金屬化通孔，兩排橫向金屬化通孔用以形成基片集成波導，縱向金屬化通孔封閉兩排橫向金屬化通孔的一端以形成短路面，上金屬覆銅層上設有垂直貫穿上金屬覆銅層的輻射縫隙，輻射縫隙在天線中心線上下兩側交錯排布；本發明將基片集成波導主動共形在蜿蜒形狀上，以突破傳統平面的幅相調控思想，簡化器件的設計難度，通過調控縱向維度實現平面駐波縫隙陣天線無法滿足的近場聚焦口徑相位，實現了基片集成波導駐波縫隙陣天線的近場聚焦。

技術領域

本發明屬于近場聚焦領域，具體涉及毫米波三維蜿蜒基片集成波導近場聚焦駐波縫隙陣天線。

背景技術

一般而言天線工作于其輻射遠場區域，然而對于某些場合，要求天線輻射的能量聚集在其近場區域的某一特定點上，這就需要近場聚焦天線。近場聚焦天線可以在近場區域形成具有高能量的焦點，進而提升檢測系統的分辨率與成像能力。因此，近場聚焦天線在微波毫米波成像系統、無線輸能系統、門禁系統、射頻識別系統以及微波無線電系統等領域具有廣泛的應用前景和研究價值。不同于遠場天線陣，近場聚焦天線陣對傳輸結構的相位調控能力要求更高，需要產生平方律變化的口徑相位分布，因此增加了天線設計的難度。

近年來得到廣泛應用的基片集成波導，不僅具有波導結構的低插損和低泄漏輻射特性，還具有微帶線的高集成度特性，為新興的低剖面天線提供了良好的設計平臺。駐波縫隙陣天線是指在天線終端是短路結構，此時波導內部形成駐波，天線陣各輻射單元同相激勵，工作在諧振狀態。駐波縫隙陣天線具有高輻射效率以及簡單的饋電網絡，大大縮小了陣列體積以及設計成本，是一種經典的天線形式。但是因為其各單元同相激勵的駐波特性，不具備相位自由調控的能力，無法滿足近場聚焦天線口徑面上平方律變化的相位需求，因而傳統駐波縫隙陣天線的優勢無法在近場聚焦領域得到應用。

三維蜿蜒基片集成波導的提出，為攻克近場聚焦駐波縫隙陣天線的設計難題提供了新的思路。傳統的器件設計多為平面形式，若在二維平面設計的基礎上引入縱向維度的調控，即采用三維布局而非傳統二維布局的方式設計饋電結構，將器件主動共形在設計好的三維蜿蜒形狀上來突破傳統平面幅相調控能力的限制，就可以實現復雜波束賦形設計。三維蜿蜒基片集成波導近場聚焦駐波縫隙陣天線，可以通過調整縱向維度的高度補償近場聚焦天線所需的平方律相位，使基片集成波導駐波縫隙陣天線具備相位調控的能力，從而將其優勢用在近場聚焦領域。

發明內容

本發明目的在于克服上述基片集成波導近場聚焦駐波縫隙陣天線設計中，因駐波縫隙陣不具備相位自由調控的能力，無法滿足近場聚焦天線口徑面上平方律變化的相位需求，從而導致駐波縫隙陣無法用來實現近場聚焦賦形的難題，基于三維蜿蜒基片集成波導概念，提出了一種三維蜿蜒的基片集成波導駐波縫隙陣天線結構，通過設計天線的蜿蜒形狀，充分利用縱向維度實現近場聚焦所需的口徑相位分布，從而解決傳統平面駐波縫隙天線陣無法實現近場聚焦的難題。

為實現上述發明目的，本發明技術方案如下：

一種三維蜿蜒基片集成波導近場聚焦駐波縫隙陣天線，天線的整體形狀為圓弧面；天線包括上、下兩個金屬覆銅層，以及兩個金屬覆銅層之間的介質基板層，上金屬覆銅層為靠近圓弧面圓心的內層，介質基板層上設有金屬化通孔，所述金屬化通孔包括關于天線中心線上下兩側對稱排布的兩排橫向金屬化通孔以及位于圓弧面一端的一列縱向金屬化通孔，兩排橫向金屬化通孔用以形成基片集成波導，縱向金屬化通孔封閉兩排橫向金屬化通孔的一端以形成短路面，兩排橫向金屬化通孔的另一端設有平面饋電結構，上金屬覆銅層上設有垂直貫穿上金屬覆銅層的輻射縫隙，所述輻射縫隙在天線中心線上下兩側交錯排布。

作為優選方式，所述輻射縫隙的長度、寬度、以及距離天線中心線的距離均一致，相鄰輻射縫隙之間的間距為輻射縫隙中最靠近短路面的一個和短路面的距離為λ_g為基片集成波導里面傳播的電磁波的波導波長。

作為優選方式，輻射縫隙為16根縫隙。