[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
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開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，屬于天線技術領域。該天線是由輻射結構和功分結構組成。該輻射結構是由輻射單元，傳輸結構和背腔結構所組成。傳輸結構采用1分4等幅功分器。功分結構采用1分4等幅同相功分器。為了提高天線的阻抗帶寬和輻射增益，輻射單元上設置了具有開“E”型縫隙槽的拱形貼片。本發明天線工作頻率點是42.0GHz,介質基板采用Rogers?5880。陣列天線是由4個輻射單元組成，尺寸為8.41λ×4.13λ×0.09λ，頻帶范圍為40.4GHz?45.0GHz，42.0GHz頻點處的增益為16dBi。本發明天線在寬度以及增益等方面都有較大優勢，且工作的頻帶較高。

技術領域

本專利是屬于天線技術領域，涉及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。

背景技術

隨著現代社會對通信需求的增長，新一代無線通信系統快速發展，同時人們對于通信技術的要求越來越高，對高質量，高效率的天線的需求也更加強烈。現代通信天線需要滿足尺寸，帶寬，增益等多方面指標。無線通信發展至今，低頻波段已經十分擁擠，所以需要將天線工作頻率提高，而高頻應用中波長過小以及過高容差要求使得微帶線會引起損耗，且對輻射方向圖有損。此時，基片集成同軸線結構備受關注。

與基片集成波導結構相比基片集成同軸線結構可以實現低插入損耗且易于集成，在天線內部的傳輸結構更加簡易。基于基片集成同軸線的寬帶高增益背腔拱形開縫陣列貼片天線具有基片集成同軸線結構，極大的抑制了天線的表面電流效應，同等條件下更易于實現高增益，并且結構相對傳統毫米波天線尺寸更小，更易于集成。

基于基片集成同軸線的寬帶高增益背腔拱形開縫陣列貼片天線存在背腔結構，會使得天線的增益提高，但限制了天線的帶寬。為了擴展帶寬，采用改變表面的電流分布將不同諧振集中在相同頻段內的方法，實現寬帶寬特性。雖然這個方法可以提高帶寬，但會影響到增益。因此，采用背腔、縫隙等輻射結構可實現寬帶寬和高增益的天線性能。

所以，本發明提出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。

發明內容

本發明的目的在于提出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，采用基片集成同軸線結構實現低損耗，背腔結構和旋向不同的不對稱貼片結構實現寬帶寬和高增益的特性。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

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，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)；

進一步，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：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；

進一步，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；

進一步，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“E”型縫隙槽(9)，每片拱形貼片以90°的方位差依次旋轉，向空間中輻射電磁波；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；