[發明專利]基于MEMS工藝的毫米波高增益縫隙陣列天線

有效

• 申請號: 201910711535.2
• 申請日: 2019-08-02
• 公開（公告）號: CN110401022B
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 程鈺間;柏航;寧靜;樊勇;張波;林先其;宋開軍;張永鴻
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q13/10;H01Q21/00;H01Q21/06
• 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

本發明屬于縫隙陣列天線技術領域，提供一種基于MEMS工藝的毫米波高增益縫隙陣列天線，用以解決在限制天線面積或者固定波束寬度情況下，希望能夠進一步提升天線增益的問題，本發明利用MEMS工藝，為了易于方向圖賦形，采用縫隙作為天線輻射單元，為了滿足固定天線波束寬度要求下同時提升天線增益，通過在傳統的輻射縫隙單元上方加載輻射匹配層和輻射口面層，適當調節輻射匹配層和輻射口面層的空氣腔尺寸以及輻射縫隙位置，可以實現不改變波束寬度條件下的天線增益提升效果。

技術領域

本發明屬于縫隙天線技術領域，具體為一種基于MEMS工藝的毫米波高增益縫隙陣列天線

背景技術

天線作為雷達系統應用的前端，其性能的優劣會直接影響雷達系統的性能，雷達系統的分辨率以及抗干擾能力與天線的性能更是息息相關，因此對天線提出了很高的要求。為了提升雷達系統的精確度，工作頻率需要向毫米波頻段發展，毫米波天線具有體積小、便于攜帶等優勢，可也面臨著更大的空間損耗和大氣吸收等問題，因此需要發展毫米波高增益天線補償空間中的電磁能量損耗；為了保證雷達系統的分辨率和抗干擾能力，需要準確控制天線方向圖的波束寬度和調節方向圖副瓣，縫隙天線結構簡單緊湊，易于調控，在天線方向圖賦形方面具有優勢。

高增益縫隙陣列天線主要通過減少饋電網絡損耗或者增加天線單元的輻射能力，各種工藝下的縫隙陣列天線得到了研究，一種基于PCB工藝的基片集成波導縫隙陣列天線在“J.Wang,Y.J.Cheng.W-band high gain slot array antenna with low sidelobelevel[C].5th Asia-Pacific Conference on Antenna and Propagation.2016:27-28”中得到了研究，由于饋電網絡層的介質損耗，該16×16規模的天線陣列增益測試值為25dBi。除此之外，一種基于激光刻蝕工藝的空氣填充波導縫隙陣列天線在“L.Shi,G.Q.Zhao,H.J.Sun,“Research on high-precision waveguide slot array,”.Proc.2013IEEEInt.Conf.On Micro.Tech.Compu.Electro.,Qingdao,China,2013,pp.39–42”中得到了研究，饋電網絡沒有介質填充，因此饋電網絡的損耗幾乎可以忽略，但是其輻射單元僅僅采用了常規的縫隙單元，其單元輻射能力不足，該10×10規模的天線陣列增益測試值為22.3dBi。因此，高增益天線需要從提升單元輻射能力和減小饋電網絡損耗去設計。MEMSMicro-Electro-Mechanical System全稱為微機電系統，其中的MEMS體硅工藝通過對硅片進行選擇性刻蝕然后金屬化，并且將多層硅片金金鍵合，可以制造出具有高精度的三維立體目的結構，由于沒有介質損耗，基于MEMS工藝的天線結構具備低損耗的特性。

基于此，本發明提供了一種基于MEMS工藝的毫米波高增益縫隙陣列天線

發明內容

本發明目的在于保證雷達系統分辨率對天線波束寬度限制的同時，又要保證天線的高增益性能，提供一種基于MEMS工藝的毫米波高增益縫隙陣列天線，用以實現不增加縫隙天線陣列規模和不改變天線波束寬度的同時，可以達到提升縫隙天線增益的效果。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于MEMS工藝的毫米波高增益縫隙陣列天線，包括10層硅片，從上到下依次為輻射口面上層1、輻射口面中層2、輻射口面下層3、匹配層上層4、匹配層中層5、匹配層下層6、輻射縫隙層7、輻射波導上層8、輻射波導下層9、垂直過渡層10；

所述輻射口面上層1、輻射口面中層2、輻射口面下層3、匹配層上層4、匹配層中層5、匹配層下層6，每一層硅片都設有空氣腔并且對其金屬化，所述6層硅片的空氣腔位置上下對齊；