[發(fā)明專(zhuān)利]一種寬帶半模基片集成波導(dǎo)背腔縫隙天線

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810608003.1
• 申請(qǐng)日: 2018-06-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108963463A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海明;無(wú)奇;尹杰茜;余晨;洪偉
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q13/18
• 分類(lèi)號(hào): H01Q13/18;H01Q1/38;H01Q1/50
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李玉平

本發(fā)明公開(kāi)了一種寬帶半模基片集成波導(dǎo)背腔縫隙天線，天線主要由半模基片集成波導(dǎo)背腔、開(kāi)口在半模基片集成波導(dǎo)背腔的邊緣處的矩形輻射縫隙及單個(gè)短路過(guò)孔構(gòu)成。本發(fā)明的天線在所工作的頻段具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低剖面、易加工和帶寬寬等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用前景廣泛的能夠三模工作的寬帶半模基片集成波導(dǎo)(Half-mode Substrate Integrated Waveguide,HMSIW)背腔縫隙天線，屬于天線技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

天線是無(wú)線通信系統(tǒng)的重要組成部分。無(wú)線通信的快速發(fā)展，對(duì)體積小、成本低、高增益、易集成及寬帶的天線產(chǎn)生迫切需求。傳統(tǒng)的背腔天線具有高增益、低前后比等優(yōu)點(diǎn)，但也存在體積過(guò)大、不易與平面電路集成等缺點(diǎn)。

基片集成波導(dǎo)(Substrate Integrated Waveguide，SIW)背腔縫隙天線可以很好地實(shí)現(xiàn)平面化、易集成等實(shí)際需求，但也帶來(lái)了帶寬較窄的問(wèn)題。通過(guò)加載空氣介質(zhì)層、增加諧振貼片及增加諧振模式等技術(shù)手段，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)SIW背腔縫隙天線的帶寬展寬。

在某些對(duì)天線體積有更高要求的應(yīng)用場(chǎng)景下，SIW背腔縫隙天線仍然存在體積過(guò)大的問(wèn)題。隨著現(xiàn)代無(wú)線通信的快速發(fā)展，對(duì)具有更小體積的背腔縫隙天線產(chǎn)生了很大需求。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種可以滿(mǎn)足無(wú)線通信系統(tǒng)需要的、可應(yīng)用與微波毫米波頻段的、體積小的、易于設(shè)計(jì)和加工的、易于平面集成的寬帶背腔縫隙天線。通過(guò)設(shè)計(jì)HMSIW類(lèi)矩形腔、矩形縫隙及短路過(guò)孔，在不同頻點(diǎn)激勵(lì)起三種工作模式，展寬了天線的帶寬。該天線具有體積小、易于平面集成、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、帶寬寬等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)方案：一種寬帶半模基片集成波導(dǎo)背腔縫隙天線，包括介質(zhì)層、上下層金屬層及連接上下金屬層的金屬化過(guò)孔構(gòu)成的天線本體，天線本體包括金屬化過(guò)孔構(gòu)成的、開(kāi)口于一側(cè)的開(kāi)口類(lèi)矩形腔，由一個(gè)在上層金屬層、沿y軸切割的矩形縫隙，及一個(gè)分布在類(lèi)矩形腔開(kāi)口側(cè)附近的短路過(guò)孔。

通過(guò)設(shè)計(jì)矩形縫隙的尺寸和位置，及短路過(guò)孔的尺寸和位置，在合適的頻點(diǎn)激發(fā)四分之一TE₁₁₀模式、半TE₂₁₀奇模模式及半TE₂₁₀偶模模式，從而使天線在不同頻點(diǎn)工作在三種不同的模式下，并通過(guò)調(diào)節(jié)天線的尺寸參數(shù)，合理排布這三種模式的諧振頻點(diǎn)，從而達(dá)到展寬天線帶寬的效果。

天線通過(guò)50Ω微帶線對(duì)SIW腔體饋電，在考慮天線的輸入阻抗的情況下，引入了四分之一波長(zhǎng)阻抗變換器給天線饋電。所述的饋線和天線的尺寸與天線的工作頻率有關(guān)。

有益效果：與現(xiàn)有的背腔天線相比，本發(fā)明提供的HMSIW背腔縫隙天線，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)該天線采用HMSIW作為天線的背腔，在保留了傳統(tǒng)背腔縫隙天線優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，帶來(lái)了體積小、平面結(jié)構(gòu)、易于集成、加工簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

2)該天線采用矩形縫隙和短路過(guò)孔，使天線在不同頻點(diǎn)工作在三種模式，由此展寬了天線的總體帶寬。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明天線的俯視圖；

圖2為本發(fā)明天線諧振模式四分之一TE₁₁₀模的等效電路；

圖3為本發(fā)明天線的輸入阻抗的實(shí)部及駐波比隨頻率變化的示意圖；

圖4為本發(fā)明天線在9.6GHz處的方向圖；

圖5為本發(fā)明天線在10.4GHz處的方向圖。

具體實(shí)施方式