[發(fā)明專利]一種基于MSTL的頻率掃描天線與微帶傳輸線雙工共形電路

有效

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• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號: CN114865288B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設計）人: 馮全源;盛浩軒
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q1/48;H01Q1/50;H01Q13/10;H01Q13/00
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 王玲玲

本發(fā)明公開了一種基于MSTL的頻率掃描天線與微帶傳輸線雙工共形電路，包括頂層金屬板、第一層介質(zhì)基板、中間層金屬板、第二層介質(zhì)基板、以及底層金屬板。本方案現(xiàn)有技術無法滿足同一共形電路結(jié)構(gòu)既可以傳輸射頻信號至輸出端口又可以輻射射頻信號至天線的問題，其電路結(jié)構(gòu)具有低剖面，高增益，波束指向隨頻率變化，以及易于PCB工藝加工集成的優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及天線領域，具體涉及一種基于MSTL的頻率掃描天線與微帶傳輸線雙工共形電路。

背景技術

頻率掃描天線(又叫漏波天線)是一種兩端口電路結(jié)構(gòu)，其輻射的波束指向角度隨工作頻率的變化而改變。這種天線的工作原理類似于一維天線陣列。這種天線由于采用的是無源結(jié)構(gòu)，它的造價會低廉，并且工作狀態(tài)和一致性都很穩(wěn)定。

現(xiàn)階段頻率掃描天線多是基于基片集成波導或者微帶傳輸線做的輻射槽孔，這種天線只能進行選通頻段的電磁場輻射。因此如果要實現(xiàn)天線與射頻微帶電路在同一個結(jié)構(gòu)上都能夠進行傳輸是無法實現(xiàn)的。

模式選擇傳輸線(MSTL)由加拿大蒙特利爾大學的吳珂團隊在2016年首次提出。這種結(jié)構(gòu)有著獨特的電磁波傳播現(xiàn)象。MSTL結(jié)構(gòu)的傳輸模式會隨著頻率的提升，“模式轉(zhuǎn)換”現(xiàn)象會自動的發(fā)生，屬于被動重新配置傳播模式，也就是說MSTL傳輸線在低頻段展現(xiàn)的是微帶傳輸線的準TEM波模式，而在高頻段由于“模式轉(zhuǎn)換”現(xiàn)象發(fā)生，它傳輸模式轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃撇▽У臏蔜E10模式。這種獨特的傳輸結(jié)構(gòu)就給了一種可以在同一傳輸結(jié)構(gòu)中傳播兩種模式的設計方法，只是傳輸頻段不同而已。

由上所述，基于現(xiàn)有技術無法在同一共形的無源結(jié)構(gòu)中滿足天線和傳輸線雙工狀態(tài)，也就是不能實現(xiàn)在同一結(jié)構(gòu)中既可以傳輸射頻電路信號到輸出端口的同時也可以傳輸射頻信號至天線發(fā)射無線信號。因此，本發(fā)明涉及一種基于MSTL傳輸線在低頻段傳輸射頻信號至輸出端口、高頻段傳輸射頻信號至天線的一體化共形雙工電路結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中的上述不足，本發(fā)明提供了一種基于MSTL的頻率掃描天線與微帶傳輸線雙工共形電路。

為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種基于MSTL結(jié)構(gòu)的頻率掃描天線與微帶傳輸線雙工共形電路結(jié)構(gòu)，包括頂層金屬板、第一層介質(zhì)基板、中間層金屬板、第二層介質(zhì)基板、以及底層金屬板；

所述的頂層金屬板設置在第一層介質(zhì)基板的頂部，所述的頂層金屬板上刻蝕有微帶傳輸線電路的中心金屬導體，在中心金屬導體兩側(cè)布有接地的金屬面；

所述的中間層金屬板設置在第一層介質(zhì)基板底部，此金屬板起到接地表面作用，所述的中間層金屬板中間一排刻蝕有完全相同的等間距分布的矩形縫隙陣列；

所述的第二層介質(zhì)基板設置在中間層金屬板底部；

所述的底層金屬板設置第二層介質(zhì)基板的底部，所述的底層金屬板為完全相同的等間距的矩形貼片陣列，與所述的中間層金屬板刻蝕的等間距矩形縫隙陣列一一對應；

所述的第一層介質(zhì)基板上貫穿頂層金屬板和中間層金屬板的兩列短路接地槽孔；兩排槽孔位于第一層介質(zhì)基板的兩側(cè)，并且關于中心軸線左右對稱分布；所述的兩列短路接地槽孔要布置在頂層金屬板的兩側(cè)接地金屬面上；且位于中間層金屬板矩形縫隙陣列的外側(cè)；

在上述頂層金屬板的兩端設置有與所述的頂層金屬板的微帶傳輸線中心導體相連接的微帶線，所述的微帶傳輸線可以連接外部連接器或者電路端口，用于饋電。

優(yōu)選地，所述的第一層介質(zhì)基板兩列槽孔內(nèi)壁鍍有導體金屬層。

優(yōu)選地，所述的第一層介質(zhì)基板兩列槽孔從頂層金屬板的兩側(cè)接地金屬面的一端布局延續(xù)至另一端。

優(yōu)選地，所述第一層介質(zhì)基板采用高介電常數(shù)、低損耗角正切值的電路PCB板材。