[發明專利]基于基片集成波導饋電的毫米波段超寬帶貼片天線

在審

• 申請號: 202110257293.1
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN112952372A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 姜彥南;臧照龍;王嬌;趙海鵬
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q1/36;H01Q21/00;H01Q21/06;H01Q1/48
• 代理公司: 桂林文必達專利代理事務所(特殊普通合伙) 45134
• 代理人: 白洪

本發明公開了一種基于基片集成波導饋電的毫米波段超寬帶貼片天線，通過以所述上層介質基板和所述下層介質基板為基本載體，貼合所述第一金屬層、所述第二金屬層和所述第三金屬層，并在所述下層介質基板上設置所述SIW諧振腔，且在所述SIW諧振腔的上表面開設耦合縫隙，所述SIW腔體的下表面具有背地共面波導饋電，以過渡帶連接所述SIW諧振腔和所述背地共面波導完成天線設計，具有縫隙天線低剖面、易集成和易加工的優點，更實現了低損耗、高效率、高功率容量、較高增益和超寬的工作頻帶的功能。解決了現有技術中的貼片天線在毫米波段采用傳統平面傳輸線作為饋電時出現的頻帶窄，損耗大的技術問題。

技術領域

本發明涉及天線技術領域，尤其涉及一種基于基片集成波導饋電的毫米波段超寬帶貼片天線。

背景技術

基片集成波導(substrate integrated waveguide,SIW)，是一類慢波型毫米波電子器件，它的電磁波傳輸特性類似于傳統的矩形波導。因為在介質基板上下的金屬面可看作相應傳統矩形金屬波導的上下波導壁，兩排金屬化通孔構成了矩形波導兩個金屬側壁。當金屬通孔間隔合適時，傳導的電磁波能量絕大多數會被限制在金屬通孔之間的介質中傳播。基片集成波導平面傳輸線不僅具有傳統矩形波導的損耗小、功率容量大、效率高的優點，還具有傳統平面傳輸線低剖面、易集成、易加工的優點。

縫隙天線是在導體面上開縫切割表面電流從而向外輻射電磁能量而形成的天線，也稱為開槽天線。通常可分為兩種類型，一種是在平面金屬板上開縫形成的平面縫隙天線，一種是在波導壁或腔體壁上開縫而形成的波導縫隙天線。縫隙的形狀通常為長條形，長度約為半個波長。縫隙天線最大的特點是低剖面。

貼片天線是覆在介質板上的各種形狀的貼片通過合適的饋電方式激勵而形成的天線，典型的有微帶貼片天線，還可采用同軸饋電，口徑耦合饋電等。具有重量輕、體積小、低剖面、易加工的優點，它的缺點是頻帶窄，損耗較大，增益較低，可能存在表面波擾亂天線輻射，尤其在毫米波段，相應問題更為突出。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于基片集成波導饋電的毫米波段超寬帶貼片天線，旨在解決現有技術中的貼片天線在毫米波段采用傳統平面傳輸線作為饋電時出現的頻帶窄，損耗大的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用的一種基于基片集成波導饋電的毫米波段超寬帶貼片天線，包括上層介質基板、下層介質基板、第一金屬層、第二金屬層和第三金屬層，所述第一金屬層、所述上層介質基板、所述第二金屬層、所述下層介質基板和所述第三金屬層從上至下依次設置；

所述第一金屬層為對稱設置的矩形貼片陣列，所述矩形貼片陣列包括中心貼片組、第一附屬貼片組和第二附屬貼片組，共由14片貼片構成，所述中心貼片組包括6片貼片，6片所述貼片呈2×3陣列排布，所述第一附屬貼片組設置在所述中心貼片組的兩側，所述第二附屬貼片組設置在所述第一附屬貼片組遠離所述中心貼片組的側方。

其中，相鄰所述貼片長邊之間的間隔距離相同，所述第一附屬貼片組和所述第二附屬貼片組中貼片的寬度相同，并小于所述中心貼片組貼片的寬度。

其中，所述上層介質基板與所述下層介質基板的寬度相同，所述上層介質基板的厚度小于所述下層介質基板的厚度，且所述上層介質基板的長度小于所述下層介質基板的長度。

其中，所述下層介質基板開設有若干個通孔，所述通孔在所述下層介質基板上圈出一個開路的類梯形區域，形成SIW諧振腔。

其中，所述SIW諧振腔的上表面設置有耦合縫隙，所述耦合縫隙呈長條形狀，所述耦合縫隙靠近且平行于所述SIW諧振腔的短路長邊。

其中，所述基于基片集成波導饋電的毫米波段超寬帶貼片天線還包括背地共面波導，所述背地共面波導與所述SIW諧振腔固定連接，并位于所述SIW諧振腔的下表面，所述背地共面波導的一端延伸至所述下層介質基板的邊緣。