[發明專利]一種基片集成波導天線陣列

有效

• 申請號: 202110343616.9
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113328266B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 吳婷;諶娟
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H01Q21/06
• 分類號: H01Q21/06;H01Q1/52;H01Q21/00;H01Q15/00;H01Q1/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 寧文濤

本發明公開了一種基片集成波導天線陣列，包括天線陣列輻射組件和饋電組件組成，饋電組件位于介質基板的下表面，天線陣列輻射組件位于介質基板的上表面，天線陣列輻射組件包括若干天線單元，天線單元包括SIW縫隙天線和超表面，超表面位于SIW縫隙天線正上方，超表面分為主單元和寄生單元，主單元位于SIW縫隙天線的正上方，寄生單元位于相鄰兩個主單元的中心。具有天線性能的完整性和穩定性高的特點。

技術領域

本發明屬于天線與電磁波傳播技術領域，涉及一種基片集成波導天線陣列。

背景技術

伴隨著SIW(基片集成波導)技術的發展，基于SIW的天線技術也引起了大家的關注，許多基于SIW的新型天線單元紛紛被提出。它們中有的將SIW作為輻射波導，有的將SIW作為饋電方式，另外還有將SIW作為背腔或口徑的。而在實際使用中，為了提高天線增益和控制方向圖形狀，甚至于調制天線極化方向，往往需要用多個天線單元組成陣列天線。SIW天線兼具平面天線和波導天線的優點，是兩者的完美組合，研究前景可期。基于SIW的縫隙陣列天線，近些年得到了廣泛的研究和應用。SIW寬邊縱縫陣列天線是其中最重要而設計難度又較大的一種形式，它通過調節(按一定規則排列的)縫隙的長度和偏置來控制天線口徑面的幅度和相位分布，從而實現低副瓣和高增益設計。2005年，Yan和Hong等人利用等效模型和傳統波導縫隙陣列設計方法，首次實現了一個4×4單元的SIW寬邊縱縫陣列天線。SIW縫隙陣在成本、尺寸、集成度和波瓣控制能力等上展現出優勢，因而引起了大家廣泛關注。在2012年，Cheng和Hong等人在Ka波段的工作基礎上，更是實現了W波段16×16單元脈沖縫隙陣。

基片集成波導縫隙天線(SIW-SA)通過在SIW的金屬表面刻蝕橫向輻射縫隙，切割表面電流從而實現能量向自由空間的輻射，因其性能高、體積小、重量輕、易集成、易組陣等優點被廣泛應用于毫米波天線設計，成為毫米波通信系統極具前景的設計平臺。

發明內容

本發明的目的是提供一種基片集成波導天線陣列，具有天線性能的完整性和穩定性高的特點。

本發明所采用的技術方案是，一種基片集成波導天線陣列，包括天線陣列輻射組件和饋電組件組成，饋電組件位于介質基板的下表面，天線陣列輻射組件位于介質基板的上表面，天線陣列輻射組件包括若干天線單元，天線單元包括SIW縫隙天線和超表面，超表面位于SIW縫隙天線正上方，超表面分為主單元和寄生單元，主單元位于SIW縫隙天線的正上方，寄生單元位于相鄰兩個主單元的中心。

本發明的特點還在于：

天線單元結構由兩層介質板和三層金屬層組成，兩層電介質板的中間是空氣層。

介質板采用介電常數為3.66的RO4350。

天線單元為8個，8個天線單元沿X軸排列在介質基板上。

饋電組件為微帶線到SIW的漸變結構，微帶線到SIW的漸變結構由梯形饋電巴倫組成，饋電巴倫的底部與50ΩSMA轉接頭相連。

饋電組件由三個SIWT型連接器和四個SIWY型連接器組成，SIWT型連接器與SIWY型連接器的輸出相等。

超表面覆蓋介質基板的頂部表面。

本發明的有益效果是：本發明一種基片集成波導天線陣列，具有天線性能的完整性和穩定性高的特點。通過對輻射縫隙進行稀疏化，達到了抑制耦合的目的，最終帶寬展寬，副瓣降低、工作帶寬增加了210MHz，通過引入由主輻射貼片和和寄生貼片組成的復合超構表面，天線單元的工作帶寬和增益得到了進一步提升。

附圖說明

圖1是本發明一種基片集成波導天線陣列的天線單元的進化圖；

圖2是本發明一種基片集成波導天線陣列的天線單元結構圖；

圖3是本發明一種基片集成波導天線陣列中寬邊縱縫線陣及其等效電路圖；