[發(fā)明專利]內嵌饋電線極化平面多層異質介質集成天線

在審

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• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114628891A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設計）人: 殷弋帆;楊梅;呂文俊;朱洪波
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q1/50
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐瑩

本發(fā)明公開了一種內嵌饋電線極化平面多層異質介質集成天線，由上輻射介質基板（2）、饋電激勵基板（1）和下輻射介質基板（3）三層基板依次上下疊合構成；上下兩面的金屬層（10）和兩條金屬化墻（11）在饋電激勵基板（1）中形成介質填充波導（12）；介質填充波導（12）是天線的饋電波導，其一端是天線的饋電端（121），另一端是開路的輸出端（122）；介質填充波導（12）寬壁在輸出端（122）方向的輸出邊緣（123）的形狀是內凹和對稱的，輸出邊緣（123）的對稱軸是介質填充波導（12）寬壁的中心線。本發(fā)明實現(xiàn)了輻射介質塊的多層異質集成，且實現(xiàn)了內嵌的饋電激勵單元與輻射介質塊的平面異質集成，同時具有行波饋電激勵線極化輻射的功能。

技術領域

本發(fā)明涉及一種內嵌饋電線極化平面多層異質介質集成天線，屬于集成天線的技術領域。

背景技術

提升集成度是高性能無線應用系統(tǒng)的一個主要發(fā)展方向，天線的集成是全系統(tǒng)集成的一個瓶頸，介質天線的集成有助于豐富完善集成天線的類型，以滿足全系統(tǒng)集成對集成天線的多樣化需求。介質天線是以介質塊作為輻射器的天線，具有電尺寸小、頻帶寬、損耗小、波束類型全面豐富等特性，因而得到廣泛的應用。介質天線大致可以分為介質桿天線和介質諧振器天線兩類。介質桿天線是行波天線，要求其饋電單元的工作模式是行波，產(chǎn)生端射波束或者前傾的頻率掃描波束。線極化介質天線通常由喇叭天線饋電激勵，饋電激勵喇叭位于介質桿后端。介質桿天線是最早的介質天線，在上世紀七十年代以前，介質天線基本上都是介質桿天線，因此介質天線通常就是指介質桿天線。

線極化介質天線是平面集成難度較大的一種天線類型。其難度主要來源于兩方面，首先是由于線極化介質天線的輻射器是單個介質塊，用平面集成工藝不僅難以實現(xiàn)介質塊，而且由于介質塊的介電常數(shù)通常要求比較高，而天線的饋電激勵單元的介質的介電常數(shù)不能太高，尤其是毫米波頻段。這樣兩者的介電常數(shù)不同，使得介質塊難以和天線的饋電激勵單元集成在同一塊基板上。其次，現(xiàn)有的線極化介質桿天線的輻射介質塊與饋電激勵喇叭是前后級聯(lián)的結構，兩者所使用的基板厚度不同，因此難以進行前后級聯(lián)集成，形成全集成的線極化介質集成天線。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種內嵌饋電線極化平面多層異質介質集成天線，該天線可以采用多層基板混壓工藝制作，并解決以下技術問題：（1）輻射介質塊的多層異質集成 ；（2）饋電激勵單元與輻射介質塊的平面異質集成，同時饋電激勵單元具有行波饋電激勵線極化輻射的功能。

本發(fā)明具體采用以下技術方案解決上述技術問題：

內嵌饋電線極化平面多層異質介質集成天線，該天線由饋電激勵基板、上輻射介質基板和下輻射介質基板三層基板構成，所述上輻射介質基板、饋電激勵基板和下輻射介質基板三層基板依次上下疊合構成該天線的輻射介質塊；所述饋電激勵基板的上下兩面均設置一個金屬層；每個金屬層的兩邊設有兩條連續(xù)的金屬化墻，以連接上下兩面的金屬層；上下兩面的金屬層和兩條金屬化墻在饋電激勵基板中形成一個兩端開路的內嵌的介質填充波導，金屬層是介質填充波導的寬壁，金屬化墻是介質填充波導的窄壁；所述介質填充波導是天線的饋電波導，其一端是天線的饋電端，另一端是開路的輸出端；介質填充波導的寬壁在輸出端方向的輸出邊緣的形狀是內凹和對稱的，輸出邊緣的對稱軸是介質填充波導寬壁的中心線，輸出邊緣在其本身對稱軸上的點是邊緣凹點，邊緣凹點是輸出邊緣離饋電端最近的點，輸出邊緣與介質填充波導的窄壁的四個交點是四個邊緣端點；電磁波通過天線的饋電端進入介質填充波導，再經(jīng)過輸出端離開介質填充波導。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述上輻射介質基板和下輻射介質基板的形狀及大小相同，且兩者在饋電激勵基板上垂直投影的位置相同且均位于饋電激勵基板的內部。

進一步地，作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術方案：所述介質填充波導寬壁的中心線是上輻射介質基板和下輻射介質基板在饋電激勵基板上垂直投影的對稱軸，且邊緣凹點位于上輻射介質基板和下輻射介質基板在饋電激勵基板上垂直投影的內部。