基于集成基片间隙波导的宽带双极化天线制造技术

本发明专利技术公开了基于集成基片间隙波导的宽带双极化天线，其包括上层介质板、下层介质板以及设置在上层介质板和下层介质板之间的间隔介质板；上层介质板的上表面印刷有第一敷铜层，第一敷铜层上蚀刻有窗形缝隙，上层介质板的下表面印刷有两条正交放置的馈电微带线，两条馈电微带线至少部分延伸到窗形缝隙的下方；下层介质板的上表面印刷周期性排列的圆形金属贴片，下层介质板的下表面印刷有第二敷铜层，每一圆形金属贴片上设有贯穿下层介质板的金属过孔。本发明专利技术能够克服现有的双极化天线结构复杂、电磁屏蔽性能不强等缺点。

Broadband dual-polarized antenna based on integrated substrate gap waveguide

The invention discloses a broadband dual-polarized antenna based on integrated substrate gap waveguide, which comprises an upper dielectric plate, a lower dielectric plate and a spacer dielectric plate arranged between the upper dielectric plate and the lower dielectric plate; the upper surface of the upper dielectric plate is printed with a first copper layer, a window-shaped slot is etched on the first copper layer, and two orthogonal feeds are printed on the lower surface of the upper dielectric plate. Electric microstrip line, two feeding microstrip lines extend at least partially below the window gap; the upper surface of the lower dielectric plate is printed with periodically arranged circular metal patches, and the lower surface of the lower dielectric plate is printed with a second copper layer, and each circular metal patch is provided with metal through holes through the lower dielectric plate. The invention can overcome the shortcomings of the existing dual-polarized antenna, such as complex structure and weak electromagnetic shielding performance.

【技术实现步骤摘要】
基于集成基片间隙波导的宽带双极化天线
本专利技术涉及天线
，特别是涉及基于集成基片间隙波导的宽带双极化天线。
技术介绍
双极化天线是一种既有垂直极化方向又有水平极化方向的天线，传统的双极化天线是在缝隙耦合天线的基础上，结合双端口微带线实现。双极化天线具备以下优势：能提高无线通信系统的抗干扰能力、能够实现极化复用、极化捷变和收发同工、在不增加天线数量的前提下可提升通信容量等。目前双极化天线分为互相垂直放置的双端口微带双极化天线、正负45度交叉极化电磁偶极子天线、同轴馈电的双极化缝隙天线等形式。近年来，集成基片间隙波导(ISGW)传输线被提出，该传输线基于多层PCB来实现,分为带脊的集成基片间隙波导和微带集成基片间隙波导两种结构。带脊的集成基片间隙波导一般由两层PCB构成，上层PCB外侧表面全敷铜构成理想电导体(PEC)，下层PCB上印刷有微带线，微带线上带有一系列金属化过孔与下方金属地相连形成一种类似脊的结构，微带线两侧是周期性的蘑菇结构以形成理想磁导体(PMC)。由于PEC与PMC间形成蘑菇型EBG(ElectromagneticBandGap，电磁场带隙)结构，电磁波(准TEM波)只能沿着微带线传播，但是，由于带脊的集成基片间隙波导中微带脊与蘑菇型EBG结构处于同一层PCB板上，所以其微带脊会受到蘑菇型EBG结构的制约而不方便走线，在实际应用中存在局限性。微带集成基片间隙波导由三层PCB板构成。上层PCB板的外侧全覆铜形成PEC，内侧则印刷微带线，底层PCB板上全部印制周期性排列的蘑菇型EBG结构以构成PMC，在上层和底层间插入一块空白介质板来隔断上层PCB板和底层PCB板。由于有空白介质板的隔断，微带线布局灵活，不必担心受到周期结构制约。当这种集成基片间隙波导工作时，准TEM波会沿着微带线在微带线与PEC之间的介质基板内传播，这种工作模式和介质埋藏的微带线十分类似。但是，同样地，PEC与PMC之间的蘑菇型EBG结构会阻止波在其他方向上的传播，以保证沿微带线的准TEM波的传播。因此，上述两种结构的双极化天线存在结构复杂、电磁屏蔽性能不强等缺点。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供基于集成基片间隙波导的宽带双极化天线，能够克服现有的双极化天线结构复杂、电磁屏蔽性能不强等缺点。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供基于集成基片间隙波导的宽带双极化天线，包括上层介质板(1)、下层介质板(3)以及设置在所述上层介质板(1)和下层介质板(3)之间的间隔介质板(2)；所述上层介质板(1)的上表面印刷有第一敷铜层(11)，所述第一敷铜层(11)上蚀刻有窗形缝隙(12)，所述上层介质板(1)的下表面印刷有两条正交放置的馈电微带线(13)，两条所述馈电微带线(13)至少部分延伸到窗形缝隙(12)的下方；所述下层介质板(3)的上表面印刷周期性排列的圆形金属贴片(31)，所述下层介质板(3)的下表面印刷有第二敷铜层(32)，每一所述圆形金属贴片(31)上设有贯穿下层介质板(3)的金属过孔(33)。优选的，所述馈电微带线(13)包括依次连接的50Ohm微带线(131)、四分之一波长阻抗转换器(132)和方形金属贴片(133)，所述方形金属贴片(133)延伸到窗形缝隙(12)的下方。优选的，所述四分之一波长阻抗转换器(132)呈阶梯状。优选的，所述上层介质板(1)、下层介质板(3)和间隔介质板(2)粘合在一起。优选的，所述下层介质板(3)的上表面正对窗形缝隙(12)的范围内，仅包括8个圆形金属贴片(31)。优选的，所述窗形缝隙(12)的长宽比为1：1。优选的，所述上层介质板(1)、间隔介质板(2)和下层介质板(3)均采用Rogers5880板材，厚度分别为0.508mm、0.254mm和0.787mm。区别于现有技术的情况，本专利技术的有益效果是：通过采用三块介质板构成集成基片间隙波导(ISGW)天线，上层介质板的敷铜层上蚀刻有窗形缝隙，采用位于上层介质板的下表面并延伸到窗形缝隙下方的两条正交放置的馈电微带线激励窗形缝隙产生极化辐射，从而能够克服现有的双极化天线结构复杂、电磁屏蔽性能不强等缺点，具有结构简单、产生双向辐射、隔离性能优良、电磁屏蔽性能强、易加工、易与其他平面电路集成、超宽带等优点，可以用做5G及其他毫米波通信系统天线。附图说明图1是本专利技术实施例的基于集成基片间隙波导的宽带双极化天线的结构示意图。图2是图1所示的宽带双极化天线的上层介质板的俯视示意图。图3是图1所示的宽带双极化天线的上层介质板的仰视示意图。图4是图1所示的宽带双极化天线的下层介质板的俯视示意图。图5是图1所示的宽带双极化天线的下层介质板的仰视示意图。图6是图1所示的宽带双极化天线的一端口和二端口的回波损耗示意图。图7是图1所示的宽带双极化天线的一端口和二端口的隔离度示意图。图8是图1所示的宽带双极化天线的一端口和二端口的的增益示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参阅图1至图5，本专利技术实施例的基于集成基片间隙波导的宽带双极化天线包括上层介质板1、下层介质板3以及设置在上层介质板1和下层介质板3之间的间隔介质板2。上层介质板1的上表面印刷有第一敷铜层11，第一敷铜层11上蚀刻有窗形缝隙12，上层介质板1的下表面印刷有两条正交放置的馈电微带线13，两条馈电微带线13至少部分延伸到窗形缝隙12的下方。下层介质板3的上表面印刷周期性排列的圆形金属贴片31，下层介质板3的下表面印刷有第二敷铜层32，每一圆形金属贴片31上设有贯穿下层介质板3的金属过孔33。每一圆形金属贴片31与其上的金属过孔33一起组成了蘑菇型EBG结构，这样，下层介质板3上就形成了周期性排列的蘑菇型EBG结构。在本实施例中，馈电微带线13包括依次连接的50Ohm微带线131、四分之一波长阻抗转换器132和方形金属贴片133，方形金属贴片133延伸到窗形缝隙12的下方。通过这样设置，可以将50Ohm微带线131的特性阻抗与方形金属贴片133的负载阻抗相匹配。在具体设置时，四分之一波长阻抗转换器132可以呈阶梯状，也就是说，四分之一波长阻抗转换器132的宽度呈阶梯突变。同样的，50Ohm微带线131与四分之一波长阻抗转换器132的宽度也可以呈阶梯突变。上层介质板1、间隔介质板2、下层介质板3、两条正交放置的馈电微带线13、周期性排列的蘑菇型EBG结构以及第二敷铜层32构成集成基片间隙波导结构，上层介质板1下表面的两条正交放置的馈电微带线13会激励窗形缝隙12产生辐射，两条正交放置的馈电微带线13经过阻抗转换到具有更大的负载阻抗的方形金属贴片133，以产生更多辐射，当窗形缝隙12长宽比值可比拟时即为宽缝，取缝隙的长宽为谐振电长度(约为二分之三波长)，调整方形金属贴片133的尺寸以及方形金属贴片133边缘到缝隙的距离时，回波损耗变化较大。在实际应用中，为了获得所需的工作频带，需要合适地选取周期性排列的蘑菇型EBG结构中圆形金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于集成基片间隙波导的宽带双极化天线，其特征在于，包括上层介质板(1)、下层介质板(3)以及设置在所述上层介质板(1)和下层介质板(3)之间的间隔介质板(2)；所述上层介质板(1)的上表面印刷有第一敷铜层(11)，所述第一敷铜层(11)上蚀刻有窗形缝隙(12)，所述上层介质板(1)的下表面印刷有两条正交放置的馈电微带线(13)，两条所述馈电微带线(13)至少部分延伸到窗形缝隙(12)的下方；所述下层介质板(3)的上表面印刷周期性排列的圆形金属贴片(31)，所述下层介质板(3)的下表面印刷有第二敷铜层(32)，每一所述圆形金属贴片(31)上设有贯穿下层介质板(3)的金属过孔(33)。

【技术特征摘要】
1.一种基于集成基片间隙波导的宽带双极化天线，其特征在于，包括上层介质板(1)、下层介质板(3)以及设置在所述上层介质板(1)和下层介质板(3)之间的间隔介质板(2)；所述上层介质板(1)的上表面印刷有第一敷铜层(11)，所述第一敷铜层(11)上蚀刻有窗形缝隙(12)，所述上层介质板(1)的下表面印刷有两条正交放置的馈电微带线(13)，两条所述馈电微带线(13)至少部分延伸到窗形缝隙(12)的下方；所述下层介质板(3)的上表面印刷周期性排列的圆形金属贴片(31)，所述下层介质板(3)的下表面印刷有第二敷铜层(32)，每一所述圆形金属贴片(31)上设有贯穿下层介质板(3)的金属过孔(33)。2.根据权利要求1所述的宽带双极化天线，其特征在于，所述馈电微带线(13)包括依次连接的50Ohm微带线(131)、四分之一波长阻抗转换器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：申东娅，刘志俣，袁洪，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：云南,53