[發明專利]基于基片集成同軸線的寬帶高增益背腔拱形貼片開縫陣列天線

有效

• 申請號: 202111487399.7
• 申請日: 2021-12-07
• 公開（公告）號: CN114267938B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 王敏;于揚;胡楊;陳正川
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50;H01Q13/10;H01Q21/00
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1.一種基于基片集成同軸線的寬帶高增益背腔拱形貼片開縫陣列天線，其特征在于，所述天線是由輻射結構和功分結構所組成；所述輻射結構是由輻射單元，傳輸結構和背腔結構所組成；所述功分結構和傳輸結構由“T”形金屬線和λ/4阻抗匹配器構成，為輻射單元提供等幅的激勵；結構從上至下依次包括：第一層金屬片(1)、第一層介質板(2)、第二層金屬片(3)、金屬孔(4)、第二層介質板(5)以及第三層金屬片(6)；所述背腔結構由第一層金屬片(1)中刻蝕方形槽的矩形環片(7)、金屬孔(4)和第三層金屬片(6)組成；金屬孔(4)是一組直徑為0.3mm，高為0.6mm的圓柱形金屬連接桿，均勻分布在第一層介質板(2)，第二層介質板(5)的四周邊緣，連接著第一層金屬片(1)和第三層金屬片(6)，以此形成介質集成同軸線結構的外導體；所述輻射單元為置入在第一層金屬片(1)中的四片拱形貼片(8)；作為主輻射體，通過在拱形貼片(8)上開旋向不同的“E”型縫隙槽(9)，每片拱形貼片以90°的方位差依次旋轉；在拱形貼片上引入“E”型槽，來降低貼片上饋電點阻抗的虛部，實現輻射貼片和饋電金屬柱的阻抗匹配，所述結構的輸入阻抗設置為50歐姆；所述傳輸結構是由兩個“T”形金屬線(10)和四個饋電金屬柱所構成；四個旋向不同的貼片與四個位于“T”形金屬線端點的饋電金屬柱相連，各自的朝向方位相差90°；兩個“T”形金屬線的間距為λ/2，引入180°的相位差，第一饋電金屬柱(11)和第二饋電金屬柱(12)同相，且與互為同相的第三饋電金屬柱(13)和第四饋電金屬柱(14)有180°的相位差；位于第一饋電金屬柱(11)和第三饋電金屬柱(13)的兩個貼片朝向反向相差180°，且饋電相位差相差180°，所以這兩個貼片的輻射極化方向相同；位于第二饋電金屬柱(12)和第四饋電金屬柱(14)的兩個貼片朝向反向相差180°，且饋電相位差相差180°，所以這兩個貼片的輻射極化方向相同，且與位于第一饋電金屬柱(11)和第三饋電金屬柱(13)的兩個貼片的輻射極化方向相差90°，所以四個貼片的輻射極化為45°傾角的線極化。

2.根據權利要求1所述的基于基片集成同軸線的寬帶高增益背腔拱形貼片開縫陣列天線，其特征在于，所述天線的單元數量為4個；一分四等幅同相位功分器(15)與天線內部傳輸結構相連，其由“T”形金屬線和λ/4阻抗匹配器所構成，為了實現天線的高增益，對4個輻射單元提供等幅同相的饋電，并與輻射結構組成4單元陣列天線。

3.根據權利要求1所述的基于基片集成同軸線的寬帶高增益背腔拱形貼片開縫陣列天線，其特征在于，所述第一層介質板(2)和第二層介質板(5)為上下兩層厚度均為0.254mm的介電常數ε_r為2.2的Rogers?5880。

4.根據權利要求2所述的基于基片集成同軸線的寬帶高增益背腔拱形貼片開縫陣列天線，其特征在于，單元天線尺寸為2.27λ×2.27λ×0.09λ，所述4單元陣列天線尺寸為8.41λ×4.13λ×0.09λ；單元天線的-10dB以下回波損耗的頻帶范圍為40.4GHz-45.0GHz，最高增益達到了10dBi；4單元陣列天線的-10dB以下回波損耗的頻帶范圍為39.7GHz-44.4GHz，42.0GHz頻點處的增益達到了16dBi。