一种基于SIW的平面漏波天线制造技术

本发明专利技术公开一种基于SIW的平面漏波天线，包括介质基板、基片集成波导、孔辐射单元、金属壁和金属接地板，介质基板位于金属接地板上表面，基片集成波导在位于介质基板上表面的微带线上设置两排平行的金属通孔或金属销钉，金属通孔或金属销钉贯通介质基板、微带线和金属接地板，两排平行的金属通孔或金属销钉分别设置在微带线的两边缘；孔辐射单元开设在基片集成波导上，包括上、下两排孔组，上、下排孔组中的孔相互错开；金属壁包括四个，分别为安装在基片集成波导前端的第一、二金属壁和安装在基片集成波导后端的第三、四金属壁，第一、三金属壁与一排金属通孔或金属销钉位于同一直线上，第二、四金属壁与另一排金属通孔或金属销钉位于同一直线上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及天线
，更具体地，涉及一种基于SIW(基片集成波导）的平面 漏波天线，该属于行波天线，可用于雷达防撞、无线定位，有时甚至可以作为小型智能天线 来使用。
技术介绍
天线是用于发射和接收电磁波的设备，是无线通信的重要组成部分。漏波天线利 用在波导结构中开槽来向外辐射能量，这种天线可以产生很窄的波束，其主波束一般都具 有频率扫描的特性。相比也能产生窄波束的天线阵，漏波天线的馈电结构简单很多。同时， 漏波天线还具有剖面低、重量轻、成本低等优点。 在对漏波天线的理论分析中，传播波数的计算是一个难点。早期的漏波天线大部 分基于封闭的波导，如矩形波导，其中漏波是通过在波导上开均匀的狭长缝隙获得，但是这 些缝隙切断了闭合波导的电流线，以致破坏了波导中电磁场的分布，所以很难产生小的衰 减常数，因而也很难产生很窄的波束。但经过多年的研究，学者们提出了许多形式多样的漏 波天线，如基于SIW的平面漏波天线。
技术实现思路
本专利技术也提供一种基于SIW的平面漏波天线，该平面漏波天线能够增大漏波天线 的扫描角，使得波束随频率扫描的角度更大。 为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下： 一种基于SIW的平面漏波天线，其特征在于，包括介质基板、基片集成波导、孔辐射单 元、金属壁和金属接地板， 所述介质基板位于金属接地板上表面，所述基片集成波导是在位于介质基板上表面 的微带线上设置两排平行的金属通孔或金属销钉，该金属通孔或金属销钉贯通介质基板、 微带线和金属接地板，两排平行的金属通孔或金属销钉分别设置在微带线的两个平行的边 缘； 所述孔辐射单元开设在基片集成波导上，包括上、下两排孔组，上、下排孔组中的孔位 置相互错开； 所述金属壁包括四个，分别为安装在基片集成波导前端的第一、二金属壁和安装在基 片集成波导后端的第三、四金属壁，第一、三金属壁与一排金属通孔或金属销钉位于同一直 线上，第二、四金属壁与另一排金属通孔或金属销钉位于同一直线上。 优选地，所述基片集成波导上相邻通孔或相邻销钉的间距小于天线工作范围的波 长。当每排金属过孔的孔间距远远小于波长时，SIW可等效为一个矩形波导。 优选地，所述孔辐射单元中上排孔组和下排孔组中均包括两种不同尺寸孔，即大 尺寸孔和小尺寸孔，小尺寸孔为两个，剩余孔为大尺寸孔，每排孔组中各孔平行排列且相邻 孔的间距相同，两个小尺寸孔位于该排孔组的两侧。 两排孔组中的各孔位置相互错开，非对称。调节同排孔组中相邻孔的间距在一个 合理的值，可以使天线产生合适的扫描特性。 优选地，所述孔辐射单元中的各孔均为矩形孔。 优选地，小尺寸矩形孔的长L1为4mm，宽W1为0. 5mm;大尺寸矩形孔的长L2为 5mm，宽W2为0? 65mm，相邻矩形孔之间的间距dl为22mm。 优选地，所述金属通孔或金属销钉的半径R1为〇. 4mm，相邻金属通孔或金属销钉 之间的间距d2为1. 6mm，两排平行的金属通孔或金属销钉之间的距离d3为20mm。 优选地，所述介质基板的相对介电常数^为2. 2,厚度hi为1.5mm，长度L3为 318mm，宽度ff3 为 30mm〇 优选地，所述金属壁长为L4为15mm，宽W4为1. 5mm。 优选地，所述平面漏波天线的长度L为318_，宽度W为30_。 优选地，所述介质基板、微带线和金属接地板均是矩形，介质基板位于金属接地板 上表面，且尺寸相同；微带线位于介质基板上表面，且微带线的尺寸小于介质基板 为了产生天线的激励源TE20模，可以使用功分器结构。根据威尔金森功分器的原理， 设计了一个三端口的功分器馈电结构。端口 2,端口 3产生功率相等，相位差为180°的激 励，从而满足给天线馈电的要求。该天线的主波束理论上可以从接近边射方向扫描到端射 方向，利用TE20模作为该天线的激励源，从而改善天线的工作性能和拓展其应用范围。 与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是： 1.使用SIW代替波导结构，SIW漏波天线除了具有低剖面、重量轻、易于集成的优点之 外，其主波束能产生扫描特性。 2.本专利技术采用在SIW上表面开上、下两排矩形孔，从而使电磁波从矩形孔"泄露" 出去，使得天线主波束能随频率扫描。 3.该天线在理论上计算扫描角度可以从-40°扫描到40°，大约80°的扫描角度 范围。 4.在天线的前端、后端都加上金属壁，使得能量更好的"打进"天线内部，不会造成 信号的泄露。【附图说明】 图1是本专利技术所述的基于SIW的平面漏波天线整体结构剖面图； 图2是本专利技术的上表面结构示意图； 图3是本专利技术的下表面结构示意图； 图4是本专利技术的天线发射系数S11仿真结果图； 图5是本专利技术在频点11. 6GHz、12.lGHz、12. 5GHz、12. 9GHz、13. 5GHz的辐射方向图。【具体实施方式】 附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附 图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸； 对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下 面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。 图1是本专利技术所述的基于SIW的平面漏波天线整体结构剖面图，图2是本专利技术的 上表面结构示意图，图3是本专利技术的下表面结构示意图。参考图1、2和3本专利技术所述的基 于SIW的平面漏波天线，包括介质基板1，金属壁2,两排金属销钉3,矩形孔辐射单元4,金 属接地板5。天线上表面的微带线贴片挖去上下两排分别周期性排列的矩形孔辐射单元，用 于能量的"泄露"。在天线的前端内部安排两个金属壁，使能量更好的打进天线，再在天线的 后端也安排两个金属壁。在天线(微带线）的平行的边缘打上两排间距很小的金属销钉。...

【技术保护点】
一种基于SIW的平面漏波天线，其特征在于，包括介质基板、基片集成波导、孔辐射单元、金属壁和金属接地板，所述介质基板位于金属接地板上表面，所述基片集成波导是在位于介质基板上表面的微带线上设置两排平行的金属通孔或金属销钉，该金属通孔或金属销钉贯通介质基板、微带线和金属接地板，两排平行的金属通孔或金属销钉分别设置在微带线的两个平行的边缘；所述孔辐射单元开设在基片集成波导上，包括上、下两排孔组，上、下排孔组中的孔位置相互错开；所述金属壁包括四个，分别为安装在基片集成波导前端的第一、二金属壁和安装在基片集成波导后端的第三、四金属壁，第一、三金属壁与一排金属通孔或金属销钉位于同一直线上，第二、四金属壁与另一排金属通孔或金属销钉位于同一直线上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：付海峰，刘菊华，
申请(专利权)人：广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44