[發(fā)明專利]一種混合功分饋電的平面角錐天線陣列

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910547999.4
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN110380200B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設計）人: 洪偉;朱袁煒
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q21/00;H01Q21/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種混合功分饋電的平面角錐天線陣列，所述陣列基于空氣波導和基片集成波導，該陣列天線從上到下包括輻射結(jié)構(gòu)、連接結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)，電磁能量的傳輸順序是由轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)到連接結(jié)構(gòu)再到輻射結(jié)構(gòu)，輻射結(jié)構(gòu)包括輻射單元和基片集成波導饋電網(wǎng)絡，連接結(jié)構(gòu)包括雙層空氣波導饋電網(wǎng)絡和基片集成波導到空氣波導轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)的空氣波導腔部分，轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)包括輸入微帶線、多層板過孔結(jié)構(gòu)和基片集成波導到空氣波導轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)的基片集成波導腔部分。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)大于25％的阻抗帶寬和高于20dB的正交極化區(qū)分度，具有拓展成低損耗大規(guī)模陣列的可行性，以及具有射頻電路可以直接在天線背面布板的可行性。

技術領域

本發(fā)明屬于微波毫米波天線，涉及具有低損耗饋電網(wǎng)絡的寬帶陣列天線，具體涉及一種混合功分饋電的平面角錐天線及陣列。

背景技術

5G毫米波通信對于天線陣列提出了寬帶、高增益、高集成度以及波束掃描等要求。其中天線陣列的高增益要求是為了補償在毫米波頻段的空氣中電磁波衰減很快的現(xiàn)象。對于大規(guī)模天線陣列的饋電網(wǎng)絡設計，低損耗饋電技術是非常有前景的。5G毫米波通信同時對通信系統(tǒng)提出了小型化的要求，為了適應小型化設計，系統(tǒng)中無源的天線陣列部分和有源射頻電路部分的易集成也是目前5G通信應用的天線陣的設計熱點之一。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種混合功分饋電的平面角錐天線陣列，減小饋電網(wǎng)絡損耗的同時易于集成和實現(xiàn)有源小角度波束掃描相控陣。

技術方案：一種混合功分饋電的平面角錐天線陣列，包括基片集成波導饋電網(wǎng)絡和空氣波導饋電網(wǎng)絡，所述天線陣列包括輻射結(jié)構(gòu)、連接結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)，輻射結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)通過連接結(jié)構(gòu)實現(xiàn)連接和支撐起所述天線陣列架構(gòu)；所述的輻射結(jié)構(gòu)通過介質(zhì)層和金屬層交疊設置；所述連接結(jié)構(gòu)為上下各銑出空氣腔的金屬件；所述轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)包括饋電微帶線、多層板過孔結(jié)構(gòu)和基片集成波導轉(zhuǎn)接空氣波導結(jié)構(gòu)的基片集成波導部分，且包括金屬層和介質(zhì)層的交疊設置；所述輻射結(jié)構(gòu)中的輻射單元和金屬條帶通過貫穿輻射結(jié)構(gòu)第一介質(zhì)層的金屬化過孔連接。

進一步的，所述的輻射結(jié)構(gòu)從上往下依次設置的輻射結(jié)構(gòu)頂部金屬層、輻射結(jié)構(gòu)第一介質(zhì)層、輻射結(jié)構(gòu)第一中間金屬層、輻射結(jié)構(gòu)第二介質(zhì)層、輻射結(jié)構(gòu)第二中間金屬層、輻射結(jié)構(gòu)第三介質(zhì)層和輻射結(jié)構(gòu)底部金屬層，所述的輻射結(jié)構(gòu)頂部金屬層設有平面角錐天線單元，在每一角錐天線單元正下方的輻射結(jié)構(gòu)第一中間金屬層中，通過腐蝕金屬層，保留一對金屬枝節(jié)，輻射結(jié)構(gòu)第一介質(zhì)層中每一對金屬化通孔連接平面角錐天線單元和一對金屬枝節(jié)。

輻射結(jié)構(gòu)中的輻射結(jié)構(gòu)第三介質(zhì)層設有基片集成波導饋電網(wǎng)絡，所述基片集成波導饋電網(wǎng)絡包括在輻射部分第三介質(zhì)層中的所有金屬化過孔，同時包括輻射結(jié)構(gòu)第二中間金屬層上刻蝕的矩形空氣槽和輻射部分底部金屬層上刻蝕的矩形空氣槽，其中輻射結(jié)構(gòu)第二中間金屬層上刻蝕的矩形空氣槽對輻射單元進行饋電。

進一步的，所述連接結(jié)構(gòu)包括組建空氣波導饋電網(wǎng)絡，所述空氣波導饋電網(wǎng)絡包括設置連接結(jié)構(gòu)頂部空氣腔、連接頂部空氣腔和底部空氣腔的矩形空氣槽和連接結(jié)構(gòu)底部空氣腔。

所述的連接結(jié)構(gòu)設有頂部空氣腔和底部空氣腔，所述頂部空氣腔包含兩個相同的矩形空氣腔，所述底部空氣腔包括底部第一不規(guī)則空氣腔和底部第三不規(guī)則空氣腔，所述底部第一不規(guī)則空氣腔包括底部第二不規(guī)則空氣腔和底部矩形空氣腔，所述矩形空氣腔是基片集成波導轉(zhuǎn)接空氣波導結(jié)構(gòu)的空氣腔部分，所述連接結(jié)構(gòu)中頂部兩個矩形空氣腔分別通過銑出的空氣槽和底部第二不規(guī)則空氣腔連接。

進一步的，所述的轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)從上往下依次設置轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)頂部金屬層、轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)第一介質(zhì)層、轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)第一中間金屬層、轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)第二介質(zhì)層、轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)第二中間金屬層、轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)第三介質(zhì)層、轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)第三中間金屬層、轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)第四介質(zhì)層、轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)第四中間金屬層、轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)第五介質(zhì)層、轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)第五中間金屬層、轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)第六介質(zhì)層、轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)第六中間金屬層、轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)第七介質(zhì)層和轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)底部金屬層。