[發明專利]一種四模工作的寬帶平面基片集成波導背腔縫隙天線

有效

• 申請號: 201810608886.6
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108963435B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 王海明;無奇;尹杰茜;余晨;洪偉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q13/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李玉平

本發明公開了一種四模工作的寬帶平面基片集成波導背腔縫隙天線，天線主要由基片集成波導背腔、十字型輻射縫隙和不對稱短路金屬化通孔構成。本發明的天線在所工作的頻段具有結構簡單、低剖面、易加工和帶寬寬等優點。

技術領域

本發明涉及一種采用四模工作的寬帶平面基片集成波導(Substrate IntegratedWaveguide,SIW)背腔縫隙天線，屬于天線技術領域。

背景技術

天線是無線通信系統的重要組成部分。無線通信的快速發展，對體積小、成本低、高增益、易集成及寬帶的天線產生迫切需求。傳統的背腔天線具有高增益、低前后比等優點，但也存在體積過大、不易與平面電路集成等缺點。

基于SIW的背腔縫隙天線可以很好地實現平面化、易集成等實際需求，但也帶來了帶寬較窄的問題。通過加載空氣介質層、增加諧振貼片及增加諧振模式等技術手段，可以實現對基于SIW的背腔縫隙天線的帶寬展寬。在現有的技術下，該類天線的最大帶寬可達到17.5％。

隨著現代無線通信的快速發展，對具有更寬帶寬的基于SIW的背腔縫隙天線產生了很大需求。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的問題，本發明采用SIW技術，提供一種可以滿足無線通信系統需要的、可應用與微波毫米波頻段的、易于設計和加工、易于平面集成的寬帶背腔天線。通過設計SIW類矩形腔、十字型縫隙及不對稱短路金屬化通孔，在不同頻點激勵起四種工作模式，展寬了天線的帶寬。該天線具有易于平面集成、結構簡單、帶寬寬等優點。

技術方案：一種四模工作的寬帶平面基片集成波導背腔縫隙天線，天線本體主要由介質層、介質層上下印刷的金屬層及連接上下金屬層、穿過介質層的多個金屬化通孔構成；多個金屬化通孔構成SIW的類矩形腔；所述上金屬層上設有兩個垂直交叉的矩形縫隙構成的十字形縫隙；將天線本體的上金屬層看作XOY平面，所述十字形縫隙關于x方向上的矩形縫隙對稱；x方向上的矩形縫隙朝向天線饋線的一段矩形縫隙的兩側分別設有一個金屬化通孔，兩個金屬化通孔作為短路過孔。

所述短路過孔不關于x方向上的矩形縫隙對稱。

SIW的類矩形腔、十字型縫隙及不對稱短路過孔的尺寸及位置與天線的設計工作頻率有關。分別沿x方向和y方向切割的矩形縫隙構成的十字形縫隙，通過設計沿y軸切割的矩形縫隙的尺寸和位置，在不同頻點激發半TE₁₁₀模式、TE₂₁₀奇模模式及TE₂₁₀偶模模式；通過設計沿x方向切割的矩形縫隙的尺寸和位置，及兩個不對稱短路過孔的尺寸和位置，在不對其他模式的激勵造成太大影響的情況下，在合適的頻點激發半TE₁₂₀模式，從而使天線在不同頻點工作在四種不同的模式下，并通過調節天線的尺寸參數，合理排布這四種模式的諧振頻點，從而達到展寬天線帶寬的效果。

天線通過50Ω微帶線對SIW腔體饋電。所述饋線和天線的尺寸與天線的工作頻率有關。

有益效果：與現有的背腔天線相比，本發明提供的四模工作的寬帶平面基片集成波導背腔縫隙天線，具有如下優點：

1)該天線采用SIW作為天線的背腔，在保留了傳統背腔天線優點的同時，帶來了平面結構、易于集成、加工簡單等優點。

2)該天線采用十字形縫隙和不對稱短路金屬化通孔，使天線在不同頻點工作在四種模式，由此展寬了天線的總體帶寬。

附圖說明

圖1為本發明天線的俯視圖；

圖2為本發明天線的輸入阻抗的實部及駐波比隨頻率變化的示意圖；

圖3為本發明天線在9.6GHz處的方向圖；

圖4為本發明天線在10.4GHz處的方向圖。

具體實施方式